(57)【要約】  少なくとも１つの物体（１１２）を光学的に検出するための検出器（１１０）が開示されており、該検出器（１１０）は、  少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照射に依存して少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面（１５８）に依存し、前記センサ領域（１３０）は、少なくとも１つの熱電ユニット（１３４）であるか、またはそれを含み、前記熱電ユニット（１３４）は、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット（１３４）内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも１つの縦方向光センサ（１１４）と、  前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体（１１２）の縦方向の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも１つの評価装置（１４２）とを含む。  それによって、紫外線から遠赤外線スペクトル範囲までの広いスペクトル範囲、特に中赤外線スペクトル範囲の光ビームを使用して、空間内の少なくとも１つの物体（１１２）の位置を正確に決定するための簡単であるが、効率的な検出器（１１０）が提供される。【選択図】図１
2019523421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの物体（１１２）を光学的に検出するための検出器（１１０）であって、
少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照射に依存して少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面（１５８）に依存し、前記センサ領域（１３０）は、少なくとも１つの熱電ユニット（１３４）であるか、またはそれを含み、前記熱電ユニット（１３４）は、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット（１３４）内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも１つの縦方向光センサ（１１４）と、
前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体（１１２）の縦方向の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも１つの評価装置（１４２）と
を含む検出器（１１０）。
【請求項２】
前記熱電ユニット（１３４）は、熱電材料（１３６）または熱電装置（１３８）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の検出器（１１０）。
【請求項３】
前記熱電材料（１３６）は少なくとも１つの焦電材料（１５０）を含み、前記焦電材料（１５０）内の温度の時間的変動は前記縦方向センサ信号を生成するように設計されている、請求項２に記載の検出器（１１０）。
【請求項４】
前記焦電材料（１５０）は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、硝酸セシウム（ＣｓＮＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３、ここで０＜ｘ＜１；ＰＺＴ）、ポリフッ化ビニル、フェニルピリジン誘導体、フタロシアニンコバルト、Ｌ−アラニン、硫酸トリグリシン、それらの混合物および／またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも１つを含む、請求項３に記載の検出器（１１０）。
【請求項５】
前記焦電材料（１５０）は前記焦電材料（１５０）の層（１５２）として設けられている、請求項３または４に記載の検出器（１１０）。
【請求項６】
前記熱電装置（１３８）は少なくとも１つの熱電対（１６６）を含み、
前記熱電対（１６６）は少なくとも２つの異なる種類の導電体（１６８、１７０）を含み、前記異なる種類の前記導電体（１６８、１７０）は、少なくとも２つの空間的に分離された電気接点（１７６、１７８）を形成するように設計され、前記少なくとも１つの空間的に分離された電気接点（１７８、１７６）の間の温度差に応じて、前記空間的に分離された電気接点（１７８、１７６）間に電圧が発生する、請求項２から５のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項７】
前記熱電装置（１３８）は熱電対列（１６４）を含み、前記熱電対列（１６４）は多数の前記熱電対（１６６）を含み、多数の前記熱電対（１６６）は直列に配置される、請求項６に記載の検出器（１１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの熱電対（１６６）は、前記光ビーム（１３２）が第１種の前記電気接点（１７６）を照射するよう設計されるように前記センサ領域（１３０）内に配置され、第２種の前記電気接点（１７８）は吸熱源（１８０）に接続され、縦方向センサ信号は、前記熱電対（１６６）内の前記第１種の電気接点（１７６）と前記第２種の電気接点（１７８）との間の出力電圧を含む、請求項６または７に記載の検出器（１１０）。
【請求項９】
前記導電体（１６８、１７０）が導電性材料の薄膜を含む、請求項６から８のいずれかに記載の検出器（１１０）。
【請求項１０】
前記導電体（１６８、１７０）は、ｎ型導電材料（１７２）とｐ型導電材料（１７４）の交互配置を含む、請求項９に記載の検出器（１１０）。
【請求項１１】
前記ｎ型導電材料（１７２）がＳｂ型またはｎ型Ｓｉのうち少なくとも一方を含み、前記ｐ型導電材料（１７４）が、Ｂｉ、Ａｕ、Ａｌ、またはｐ型Ｓｉのうちの少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の検出器（１１０）。
【請求項１２】
少なくとも１つの横方向光センサ（１８４）をさらに含み、
前記横方向光センサ（１８４）は前記物体（１１２）から前記検出器（１１０）へ移動する前記光ビーム（１３２）の横方向位置を決定するように適合され、前記横方向位置は前記検出器（１１０）の光軸（１１６）に対して垂直な少なくとも１つの次元の位置であり、前記横方向光センサ（１８４）は少なくとも１つの横方向センサ信号を生成するように適合され、前記横方向光センサ（１８４）は少なくとも１つのさらなる熱電ユニット（１３４）であるかまたはそれを含み、前記光ビーム（１３２）によって前記さらなる熱電ユニット（１３４）が照射されると、前記さらなる熱電ユニット（１３４）における温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも１つが前記横方向センサ信号を生成するように設計され、前記評価装置（１４２）は、前記横方向センサ信号を評価することにより前記物体（１１２）の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するようにさらに設計されている、請求項１から１１のいずれか一項に記載の検出器（１１０）。
【請求項１３】
前記さらなる熱電ユニット（１３４）は、少なくとも１つの焦電材料（１５０）を含み、前記焦電材料（１５０）は前記焦電材料（１５０）の層（１５２）として設けられ、前記横方向光センサ（１８４）は前記焦電材料（１５０）に接触する少なくとも２つの電極（１６０、１６２、１９０、１９２）をさらに含み、前記電極（１６０、１６２、１９０、１９２）は少なくとも１つの前記横方向センサ信号を提供するように設計されている、請求項１２に記載の検出器（１１０）。
【請求項１４】
少なくとも１つの物体（１１２）を光学的に検出するための方法であって、
少なくとも１つの縦方向光センサ（１１４）を使用することによって少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成し、前記縦方向光センサ（１１４）は少なくとも１つのセンサ領域（１３０）を有し、前記少なくとも１つの縦方向センサ信号は光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）の照射に依存して生成され、前記縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、前記センサ領域（１３０）内の前記光ビーム（１３２）のビーム断面（１５８）に依存し、前記センサ領域（１３０）は少なくとも１つの熱電ユニット（１３４）であるかまたはそれを含み、前記光ビーム（１３２）による前記センサ領域（１３０）またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット（１３４）内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも１つが前記縦方向センサ信号を生成するように設計される工程と、
前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体（１１２）の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成する工程と、を含む方法。
【請求項１５】
ガス感知、火検知、炎検知、熱検知、煙検知、燃焼モニタリング、分光法、温度感知、動作感知、工業用モニタリング、化学感知、排ガスモニタリング、距離測定、位置測定、娯楽用途、セキュリティ用途、ヒューマンマシンインターフェース用途、追跡用途、スキャン用途、立体視、写真撮影用途、撮像用途またはカメラ用途、少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途、車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器、熱的特徴による物体の距離および／または位置測定、マシンビジョン用途、ロボット工学用途から成る群から選択される使用目的のための、検出器（１１０）に関する請求項１から１３のいずれかに記載の検出器（１１０）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に少なくとも１つの物体の位置、具体的には少なくとも１つの物体の深度または深度と幅の双方に関して、少なくとも１つの物体を光学的に検出する検出器に関する。さらに、本発明は、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、スキャニング装置、追跡システム、立体視システムおよびカメラにも関する。さらに、本発明は少なくとも１つの物体を光学的に検出する方法および検出器の様々な使用にも関する。このような装置、方法および使用は、例えば日常生活、ゲーム、交通技術、空間のマッピング、製造技術、セキュリティ技術、医療技術の様々な分野または科学分野において採用され得る。ただし、さらなる応用も可能である。
【背景技術】
【０００２】
光検出器に基づく、少なくとも１つの物体を光学的に検出する様々な検出器が知られている。
【０００３】
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１は、少なくとも１つのセンサ領域を示す少なくとも１つの光学センサを含む検出器を開示している。ここでは、光センサは、センサ領域の照射により少なくとも１つのセンサ信号を生成するよう設計される。いわゆる「ＦｉＰ効果」により、センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、照射の幾何学、特にセンサ領域上の照射のビーム断面に依存する。検出器はさらに、センサ信号から少なくとも１つの幾何学的情報項目、特に照射および／または物体に関する少なくとも１つの幾何学的情報項目を生成するよう設計された少なくとも１つの評価装置を有する。
【０００４】
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、少なくとも１つの横方向光センサおよび少なくとも１つの縦方向光センサを使用することによって少なくとも１つの物体の位置を決定する方法および検出器を開示している。好ましくは、特に物体の縦方向の位置を高い正確度で曖昧さを伴わずに決定するために、縦方向光センサから成るスタックが採用される。さらに、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１は、各々が少なくとも１つの物体の位置を決定するこのような検出器を少なくとも１つ含むヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システムおよびカメラを開示している。
【０００５】
ＷＯ２０１４／１９８６２９Ａ１は、少なくとも１つの縦方向光センサを含む少なくとも１つの物体の位置を決定するための検出器を開示しており、この光センサは、物体から検出器に向かって進む光ビームを検出するように構成されている。ここで、縦方向光センサは、少なくとも１つのピクセルのマトリックスおよび少なくとも１つの評価装置を有しており、評価装置は、光ビームにより照射される光センサのピクセル数Ｎを決定するように構成されており、さらに、前記評価装置は、光ビームにより照射されるピクセル数Ｎを使って物体の少なくとも１つの縦方向座標を決定するように構成されている。
【０００６】
その内容全体が参照により本明細書に含まれるＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１は、縦方向光センサとして適したさらなる種類の材料を開示している。ここでは、縦方向光センサのセンサ領域は光導電性材料を備え、光導電性材料内の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域の光ビームのビーム断面に依存する。したがって、縦方向センサ信号は光導電性材料の導電性に依存する。好ましくは、光導電性材料は、硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ；ＭＣＴ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、または硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）から成る群から選択され得る。さらに、固溶体および／またはそのドープ変形も適用可能である。さらに、センサ領域を有する横方向光センサが開示されており、ここでセンサ領域は、２つの透明な導電性酸化物層の間に優先的に埋め込まれた光導電性材料の層と、少なくとも２つの電極とを含んでいる。好ましくは、電極の少なくとも１つは、少なくとも２つの部分電極を有する分割電極であり、部分電極によって提供される横方向センサ信号は、センサ領域内の入射光ビームのｘ位置および／またはｙ位置を示す。さらに、光ビームによるセンサ領域の照射がセンサ領域の温度上昇をさらに引き起こすように設計された縦方向光センサが開示されており、ここで、センサ領域の導電性は、照射の総出力が同じ場合、センサ領域内の温度にさらに依存し、ここで、縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じ場合、さらにセンサ領域内の温度に依存する。この目的のために、センサ領域は上述のような無機光導電性材料を含む。したがって、縦方向光センサは、「ボロメータ」、またはマイクロメートルの範囲で横方向サイズを示す場合は「マイクロボロメータ」とも呼ばれ得、熱放射、すなわち赤外光スペクトル範囲の光ビームの波長、特に５μｍから１５μｍの範囲に対して感応である。
【０００７】
ＥＰ  １９４７４７７Ａ１は、光送信器と局所分解能光受信器とを有する光電子センサを開示しており、ここで、検査ユニットは、三角測量を用いることによって、物体の距離、特に、光受信器上の光スポットの径を決定するように構成されている。
【０００８】
上述の装置および検出器が示す利点にもかかわらず、単純で費用効果が高いながらも信頼性が高い空間検出器に関する改善の必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明によって解決される問題は、この種の既知の装置および方法の不利点を少なくとも実質的に回避する、少なくとも１つの物体を光学的に検出する装置および方法を明示することである。とりわけ、特に中赤外線スペクトル範囲を含む、紫外線から遠赤外線スペクトル範囲までの広いスペクトル範囲にわたる光ビームを使用して、空間内の物体の位置を決定するための、単純で費用効率が高いながらも信頼性のある、改善された空間検出器が望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、独立特許請求項の特徴を有する本発明によって解決される。個別にまたは組み合わせて実現することができる本発明の有利な発展形態は、従属請求項および／または以下の明細書および詳細な実施形態において示される。
【００１１】
本明細書で使用されるとき、用語「有する」、「含む」、または「含有する」、という表現ならびにそれらの文法上の変形は、非排他的な形で使用される。したがって、「ＡはＢを有する」という表現ならびに「ＡはＢを含む」または「ＡはＢを含有する」という表現は、ＡはＢの他に１つまたは複数のさらなる構成要素および／または成分を含有するという事実と、ＡにおいてＢ以外に他の構成要素、成分または元素が存在しないという場合の両方を指し得る。
【００１２】
本発明の第１の態様において、少なくとも１つの物体を光学的に検出するための、特に少なくとも１つの物体の位置を、具体的には少なくとも１つの物体の深度または深度と幅の双方に関して決定するための検出器が開示される。
【００１３】
「物体」は一般的に、生物および無生物から選択される１つの任意の物体であってもよい。このように、一例として、少なくとも１つの物体は、１つまたは複数の物品および／または１つの物品の１つまたは複数の部分を含み得る。追加的にまたは代替的に、物体は、１つまたは複数の生物および／またはその１つまたは複数の部分、例えばユーザなど人間および／または動物の１つまたは複数の身体の部分であってもよい。
【００１４】
本明細書で使用されるとき、「位置」は空間内の物体の配置および／または方向に関する任意の情報の一項目を指す。この目的のために、一例として、１つまたは複数の座標系を使用してもよく、また物体の位置は１つ、２つ、または３つ以上の座標を使用して決定され得る。一例として、１つまたは複数のデカルト座標系および／または他の種類の座標系が使用され得る。一例として、座標系は、検出器が所定の位置および／または方向を有する、検出器の座標系であってもよい。以下でより詳細に概説されるように、検出器は、検出器の主視野方向を構成し得る光軸を有し得る。光軸は、ｚ軸など、座標系における１つの軸を形成し得る。さらに、１つまたは複数の付加的な軸、好ましくはｚ軸に対して垂直な軸を設けてもよい。
【００１５】
このように、一例として、検出器は、光軸がｚ軸を形成し、また付加的にｚ軸に対して垂直かつ互いに垂直であるｘ軸とｙ軸が提供され得る座標系を構成し得る。一例として、検出器および／または検出器の一部は、この座標系の原点など、この座標系における特定の点に所在し得る。この座標系において、ｚ軸に平行または逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、ｚ軸に沿った座標を、縦方向座標と見なすことができる。縦方向に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、ｘ座標および／またはｙ座標を横方向座標と見なすことができる。
【００１６】
あるいは、他の種類の座標系を使用してもよい。したがって、一例として、光軸がｚ軸を形成する極座標系を使用することができ、またｚ軸からの距離および極角度を付加的座標として使用することができる。同じく、ｚ軸に平行または逆平行な方向を縦方向と見なすことができ、またｚ軸に沿った座標を縦方向座標と見なすことができる。ｚ軸に対して垂直な任意の方向を横方向と見なすことができ、また極座標および／または極角度を横方向座標と見なすことができる。
【００１７】
本明細書で使用されるとき、光学的検出のための検出器は一般的に、少なくとも１つの物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を提供するように構成される装置である。検出器は、固定式装置、または移動式装置であってもよい。さらに、検出器は独立型装置であっても、あるいはコンピュータ、車両または他の装置など別の装置の一部を形成してもよい。さらに、検出器は携帯型装置であってもよい。検出器の他の実施形態も実現可能である。
【００１８】
検出器は、任意の実現可能なやり方で少なくとも１つの物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を提供するように構成され得る。このように、情報は例えば電子的、視覚的、聴覚的に、またはこれらの任意の組み合わせで提供され得る。情報はさらに、検出器のデータ記憶装置もしくは別個の装置に保存してもよく、および／または無線インターフェースならびに／もしくは有線インターフェースなど、少なくとも１つのインターフェースを介して提供してもよい。
【００１９】
本発明による少なくとも１つの物体を光学的に検出するための検出器は、
少なくとも１つの縦方向光センサであって、該縦方向光センサは少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによる前記センサ領域の照射に依存するように少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、該縦方向センサ信号は照射の総出力が同じである場合は前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、該センサ領域は少なくとも１つの熱電ユニットであるかまたはそれを含み、該熱電ユニットは前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射時に前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計されている、少なくとも１つの縦方向光センサ、および
前記縦方向センサ信号を評価することにより物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている少なくとも１つの評価装置を含む。
【００２０】
ここで、上記に挙げた構成要素は分離された構成要素であってもよい。代替的に、上記に挙げた構成要素のうち複数は１つの構成要素に統合してもよい。さらに、前記少なくとも１つの評価装置は、転送装置および前記縦方向光センサから独立した別個の評価装置として形成されてもよいが、好ましくは前記縦方向センサ信号を受信できるように前記縦方向光センサに接続されてもよい。代替的に、前記少なくとも１つの評価装置は完全にまたは部分的に、前記縦方向光センサに統合されてもよい。
【００２１】
本明細書で使用されるとき、「縦方向光センサ」は一般的に、光ビームによるセンサ領域の照射に依存して少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計される装置であり、縦方向センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、いわゆる「ＦｉＰ効果」に従って、センサ領域内の光ビームのビーム断面に依存する。縦方向センサ信号は一般的に、深度として表されることもできる縦方向位置を示す任意の信号であってもよい。一例として、縦方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはそれを含んでいてもよい。一例として、縦方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはそれを含んでいてもよい。付加的にまたは代替的に、縦方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはそれを含んでもよい。縦方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含んでもよい。縦方向センサ信号はさらに、複数の個別の信号を組み合わせることにより、例えば複数の信号の平均化および／または複数の信号の商の形成によって導き出される任意の信号を含んでもよい。縦方向光センサおよび縦方向センサ信号の潜在的に可能な実施形態については、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１において開示されている光学センサを参照するとよい。
【００２２】
同様に、「横方向光センサ」は、このように、物体から検出器へと移動する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を決定するように適合された装置を指し得る。位置の用語に関しては、上述の定義を参照するとよい。好ましくは、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であるか、またはそれを含んでいてもよい。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光センサの感光性センサ表面上の光ビームによって生成される光スポットの位置であってもよい。一例として、該平面内の位置はデカルト座標および／または極座標によって与えられ得る。他の実施形態も実現可能である。横方向光センサの潜在的に可能な実施形態については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能であり、以下でさらに詳細に概説されるであろう。
【００２３】
ここでは、少なくとも１つの縦方向光センサは少なくとも１つのセンサ領域を示す。同じように、横方向光センサは、同様に、少なくとも１つのセンサ領域を示してもよい。本発明によれば、センサ領域は少なくとも１つの熱電ユニットであるかまたはそれを含む。本明細書で使用するとき、「熱電ユニット」という用語は、光ビームによるセンサ領域の照射時に熱電ユニット内の温度の少なくとも１つの変動の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計された装置を指す。この点に関して、縦方向センサ信号が熱電ユニット内の温度の変動の結果として得られるという記述は、熱電ユニット内の温度が一定のままである場合は、縦方向センサ信号が観察され得ないことを意味する、と強調してもよい。従って、熱電ユニットの動作原理は、ここで採用される熱電ユニットが温度の変動に依存するように設計されているのに対して、ボロメータはボロメータに含まれる光導電材料の抵抗の変動の結果としてセンサ信号を提供するように設計されているボロメータの動作とは異なる。本発明によれば、熱電ユニット内の温度の変動は、温度の時間的変動および温度の空間的変動のうちの１つを指す。本明細書で使用されるとき、「時間的変動」という用語は、時間間隔にわたって熱電ユニット内で検知できる変動を指し、一方、「空間的変動」という用語は、特定の時点における熱電ユニットの容積内の異なる位置で観察できる変動に関する。ここで、温度の時間的変動および空間的変動の双方とも観察され得る、すなわち、それ自体ある時間間隔にわたって変動する熱電ユニットの容積内の異なる位置において、変動が観察され得る。
【００２４】
一般に、熱電ユニットは、縦方向光センサのセンサ領域として使用されるのに適切な、または適切な場合には、横方向光センサのセンサ領域として使用されるのに適切な任意の実施形態を想定し得る。したがって、好ましくは、熱電ユニットは、熱電材料または熱電装置のうちの少なくとも１つを含み得る。本明細書で使用されるとき、「熱電材料」という用語は、光ビームによって物体またはその区画が照射された時に、温度変動の結果として縦方向センサ信号を生成するように設計されている物質を含む物体に関する。特に好ましい実施形態では、熱電材料は少なくとも１つの焦電材料を含むことができ、これは以下により詳細に記載される。同様に、「熱電装置」という用語は、光ビームによって装置、または好ましくは、その一区画が照射された時に、温度が変動した結果として縦方向センサ信号を生成するように設計された装置を指す。好ましい実施形態では、熱電装置は少なくとも１つの熱電対を含むことができる。好ましくは、熱電装置は直列に配置された少なくとも２つの熱電対を含むことができる。特に好ましい実施形態では、熱電装置は直列に配置された多数の熱電対を含むことができる。この種の熱電装置は「熱電対列」とも呼ばれる。特に、熱電対列は、２から１０００個、好ましくは５から５００個、最も好ましくは１０から１２０個の熱電対を含むことができる。
【００２５】
上述のように、熱電材料は、特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの焦電材料を含むことができる。一般的に使用されるように、「焦電材料」という用語は、温度変動、すなわち、ある時間間隔にわたって物質を加熱または冷却した結果として一時的な電圧を発生させることができる材料、特に極性結晶構造を含む材料に関する。理論に拘束されないが、温度変動は、焦電材料の分極を変え、その結果、極性結晶にわたって一時的な電圧が観察されるように、極性結晶構造内に位置する原子の位置をわずかに変えることができる。温度が新しい一定値になった後、おそらくリーク電流の発生により、一時的電圧は、最終的に消えるまで徐々に減少する。この点に関して、一時的な電圧は、極性結晶の全体の温度の時間的変動の際に、焦電材料を含んでいる極性結晶中で観察できるということができる。厳密に言えば、この現象の発生は、極性結晶の本体の区画にわたる温度の空間的変動を要しないのかもしれない。しかしながら、温度の変動時における極性結晶の本体の区画にわたる温度の追加の空間的変動の出現は、このように、さらに起こり得て、適切であれば検出可能なさらなる効果をもたらす可能性がある。したがって、焦電材料内の温度の時間的変動は、所望のセンサ信号、特に縦方向センサ信号、または該当する場合は横方向センサ信号を生成するように、設計することができる。結果として、センサ信号は、このように、焦電材料にかかる電圧の変化を含み得、これは、特に、温度の時間的変動の範囲との関係、好ましくは線形関係を示すことができ、これは次に、焦電材料を含むセンサ領域の照射との関係、同様に好ましくは線形関係を示すことができる。しかしながら、指数関係のような他の種類の関係もまた実現可能であり得る。
【００２６】
一般に知られているように、３２個の結晶類のうち１０個、すなわち、通常１、２、ｍ、ｍｍ２、３、３ｍ、４、４ｍｍ、６、および６ｍｍと呼ばれる結晶類は、摂動を受けずには正味の双極子モーメントを示さない自然発生の焦電結晶性材料を含むのに適していると思われる。したがって、極性結晶は、結晶体内の洗練されたバランスを一時的に乱すように設計された温度変動によって乱された場合だけ、それらの焦電性を表すのかもしれない。さらに、焦電特性を示す薄膜形態の人工材料が提供されてきた。したがって、本発明に特に適している焦電材料は、好ましくは、無機焦電材料または有機焦電物質のうちの少なくとも１つを含むことができる。ここで、無機焦電材料は、特に、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、硝酸セシウム（ＣｓＮＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３、ここで０＜ｘ＜１；ＰＺＴ）、それらの混合物および／またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも１つであるか、またはそれらを含み得る。さらに、有機焦電気物質は、特に、ポリフッ化ビニル、フェニルピリジン誘導体、フタロシアニンコバルト、Ｌ−アラニン、硫酸トリグリシン、それらの混合物および／またはドープ変形のうちの少なくとも１つであるかまたはそれらを含むことができる。言及された焦電材料に関して、焦電材料を層の形態で提供することが特に好ましい場合がある。ここで、焦電材料の層は、特に、１ｎｍから２ｍｍ、好ましくは２ｎｍから１ｍｍ、より好ましくは２ｎｍから０．５ｍｍの厚さを示し得る。結果として、焦電材料は、１．５μｍから３０μｍ好ましくは２μｍから２０μｍの波長を有する光ビームによるセンサ領域の照射時に縦方向センサ信号を生成するように設計されてもよく、これにより、検出器が中赤外スペクトル範囲の電磁放射を検出することを可能にする。
【００２７】
さらに、本発明による検出器は、焦電材料の層と接触するように設計された少なくとも２つの電極を含み得、少なくとも２つの電極は、好ましくは、特にそれらが互いに直接接触しないようにするために、層の異なる位置に適用されてもよい。好ましい実施形態では、電極は層の同じ側に付着することができる。それらの詳細な配置に関係なく、電極は、特に、センサ信号、すなわち、縦方向センサ信号、または適切な場合には、横方向センサ信号を、好ましくはさらなる処理等のための評価装置に、提供するように設計されてもよい。
【００２８】
特定の実施形態では、焦電材料の少なくとも１つの層は、直接的または間接的に少なくとも１つの基板に適合することができ、該基板は電気絶縁性基板としてもよい。特に、焦電材料を含むセンサ領域を照らすことを可能にするために、基板は、完全にまたは部分的に、特に１．５μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍの波長にわたって透明または半透明であり得る。
【００２９】
上述のように、熱電装置は、特に好ましい実施形態では、少なくとも１つの熱電対、より好ましくは少なくとも２つの熱電対、最も好ましくは多数の熱電対を含むことができ、少なくとも２つの熱電対、特に多数の熱電対は直列に配置されてもよい。既に示されたように、多数の熱電対が直列に配置されている多数の熱電対は、「熱電対列」とも呼ばれる。熱電対列は、２から１０００個の熱電対、好ましくは５から５００個の熱電対、最も好ましくは１０から１２０個の熱電対を含むのが好ましい。一般に使用されるように、「熱電対」という用語は、少なくとも２つの異なる種類の導電体を含む配置を指し、異なる種類の導電体は、少なくとも２つの空間的に分離された電気接合を形成するように設計される。ここで、空間的に分離された電気接合部間に温度差が発生すると、空間的に分離された電気接合部間に電圧が発生し得る。したがって、少なくとも熱電対内の温度の空間的変動が特に縦方向センサ信号を生成するように設計することができ、該縦方向センサ信号は好ましくは出力電圧を含み、該出力電圧は特に前記少なくとも電子対内の温度の空間的変動の範囲、すなわち互いに空間的に分離された異なる種類の導電体間の温度の空間的変動の範囲との関係、好ましくは線形関係を示すように、縦方向センサ信号を生成することが好ましい。しかしながら、指数関係のような他の種類の関係もまた実現可能であり得る。本明細書で使用されるとき、少なくとも熱電対における温度の空間的変動は、特に互いに空間的に分離され得る異なる種類の導電体間の局所的な温度差または温度勾配を含み得る。したがって、２０１６年７月２０日に検索されたウィキペディアの「熱電対」と記された記事に明示的に表現されているように、熱電対列センサの動作原理はボロメータの動作原理とは異なり、それはボロメータの動作原理は抵抗の変化に依存するからである。
【００３０】
熱電装置、特に熱電対列の好ましい実施形態では、１つまたは複数の熱電対は、光ビームが「熱接点」とも呼ばれる第１の導電体のみを照射するように、一方「冷接点」とも呼ばれる第２の導電体には、入射光ビームの照射が少なくなるように、好ましくは照射がないように設計するようにしてセンサ領域内に配置される。一方、この好ましい実施形態では、第１の導電体、すなわち、熱接点は、薄膜上に懸架されたエネルギー吸収材で被膜されてもよく、少なくとも１つの光学センサを部分的に覆う「検出器パッケージ」とも呼ばれる基板から熱的に絶縁されてもよく、第２の導電体、すなわち冷接点は、好ましくは吸熱源に接続することができ、ここで、前記基板またはその隔壁は、特に、吸熱源であり得るか、またはそれを含み得る。この実施形態では、縦方向センサ信号は、熱接点間、すなわち、第１の導電体、および冷接点、すなわち、熱電対内の第２の導電体の間に発生し得る出力電圧を含み得る。ここで、出力電圧は、特に、熱電対内の熱接点と冷接点との間の温度の変動に対して関係、好ましくは線形関係すなわち比例関係を示すことができる。
【００３１】
特に好ましい実施形態では、１つまたは複数の熱電対に含まれる導電体は、導電材料の薄膜を含むことができる。ここで、少なくとも１つの熱電対のセンサ領域は、０．０１ｍｍ２から１００ｍｍ２、好ましくは０．０３ｍｍ２から３０ｍｍ２の活性領域を示し得る。これに関して、特に、導電体は、「アーム」とも呼ばれる配置を示し、そこではｎ型導電材料とｐ型導電材料が交互に配置されている。特に、ｎ型導電材料は、Ｓｂまたはｎ型Ｓｉのうちの少なくとも１つを含むことができ、一方、ｐ型導電材料は、Ｂｉ、Ａｕ、Ａｌ、またはｐ型Ｓｉのうちの少なくとも１つを含むことができる。例として、ＳｂとＢｉの導電体を熱電対列内の一連の熱電対に沿って交互に配置することができる。さらなる例では、熱電対列内の一連の熱電対は、ｎ型導電材料としてのｎ型Ｓｉと、ｐ型導電材料としてのｐ型Ｓｉ、Ａｕ、またはＡｌのうちの１つとを交互に含む２つのアームを含み得る。
【００３２】
結果として、特に、１つまたは複数の熱電対、好ましくは熱電対列を含む熱電装置は、このように、光ビームによるセンサ領域の照射時に縦方向のセンサ信号を生成するように設計され得、熱電対は、ＵＶ、可視、ＮＩＲ、中ＩＲまたはＦＩＲのスペクトル範囲の少なくとも１つ、好ましくはＵＶ、可視、ＮＩＲ、中ＩＲまたはＦＩＲのスペクトル範囲の少なくとも２つ、最も好ましくはＵＶ、可視、ＮＩＲ、中ＩＲまたはＦＩＲのスペクトル範囲のすべてで電磁放射を検出することができる。特に、１つまたは複数の熱電対、好ましくは、熱電対列は、ＵＶからＦＩＲまでの全スペクトル範囲にわたって電磁放射に対して平坦な応答を示すことができる。本明細書で使用されるとき、「平坦な応答」という用語は、電磁放射に対する応答の変動が、ＵＶからＦＩＲまでの全スペクトル範囲、すなわち１００ｎｍから１０００μｍまでにわたって５０％未満、好ましくは１０％未満で変動し得ることを示し得る。したがって、選択された波長範囲に対してスペクトル感度を提供できるようにするために、検出器は、特にこの目的のために適合させることができる少なくとも１つの光学帯域通過フィルタをさらに含むことができる。
【００３３】
したがって、縦方向光センサのセンサ領域は少なくとも１つの光ビームによって照らされる。したがって、照射の総出力が同じである場合、センサ領域の導電性は、センサ領域内の光ビームのビーム断面に依存し、センサ領域内で入射ビームによって生成される「スポットサイズ」として表すことができる。このように、光伝導性材料の導電性が、光伝導性材料を含むセンサ領域における入射光ビームによる照射の範囲に依存するという観察可能な特性は、特に、同じ総出力を含むがセンサ領域上で生成するスポットサイズが異なる２本の光ビームはセンサ領域内での光伝導性材料の伝導性について異なる値を提供し、結果的に相互に区別可能であるという状況を達成するものである。
【００３４】
さらに、縦方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号など電気信号の印加によって決定され得ることから、縦方向センサ信号の決定時に、電気信号が移動する材料の導電性が考慮に入れられる。以下にてさらに詳しく説明するように、縦方向光センサと直列の形で採用されるバイアス電圧ソースおよび負荷抵抗器の適用が、好ましくはここで使用され得る。結果として、縦方向光センサは原則として、縦方向センサ信号の記録から、例えば少なくとも２つの縦方向センサ信号の、ビーム断面に関する少なくとも１つの情報項目、具体的にはビーム直径を比較することなどにより、センサ領域内の光ビームのビーム断面を決定することを可能にする。
【００３５】
さらに、センサ領域内の光ビームのビーム断面は、上述のＦｉＰ効果により、照射の総出力が同じ場合、センサ領域に衝突する光ビームを放射または反射する物体の縦方向の位置または深度に依存するため、縦方向光センサは、したがって、それぞれの物体の縦方向位置を決定するのに適用され得る。
【００３６】
ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１から既知であるとおり、縦方向光センサはセンサ領域の照射に依存する形で少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、センサ信号は、照射の総出力が同じである場合、センサ領域上での照射のビーム断面に依存する。一例として、レンズの位置の関数として光電流Ｉの測定が提供され、レンズは縦方向光センサのセンサ領域に電磁放射を集束させるように構成される。測定中、結果としてセンサ領域上の光スポットの直径が変化するように、レンズは、センサ領域に対して垂直な方向で、縦方向光センサに対して変位する。光起電装置、特に色素太陽電池がセンサ領域内の材料として採用されるこの特定の例では、縦方向光センサの信号、この場合は光電流は、明らかに照射の幾何形状に依存する結果、レンズの焦点における最大値の範囲外では光電流がその最大値の１０％未満にまで低下する。
【００３７】
本明細書で使用されるとき、「評価装置」という用語は一般的に、情報項目、すなわち物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計された任意の装置を指す。一例として、評価装置は、１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など１つまたは複数の集積回路、ならびに／または１つまたは複数のデータ処理装置、例えば１つまたは複数のコンピュータ、好ましくは１つまたは複数のマイクロコンピュータおよび／もしくはマイクロコントローラであるか、またはこれらを含んでいてもよい。例えば、１つまたは複数のＡＤ変換器および／または１つまたは複数のフィルタなど、複数のセンサ信号を受信および／または前処理するための１つまたは複数の装置といった１つまたは複数の前処理装置および／またはデータ取得装置などの追加的な構成要素が含まれてもよい。本明細書で使用されるとき、「センサ信号」は一般的に、縦方向センサ信号および該当する場合は横方向センサ信号の１つを指す。さらに、評価装置は１つまたは数個のデータ保存装置を含んでもよい。さらに、上記にて概説のとおり、評価装置は、１つまたは複数のインターフェース、例えば１つもしくは複数の無線インターフェースおよび／または１つもしくは複数の有線インターフェースを含んでもよい。
【００３８】
少なくとも１つの評価装置は、少なくとも１つのコンピュータプログラム、例えば情報項目を生成する工程を実行または補助する少なくとも１つのコンピュータプログラムを実行するように適合され得る。一例として、センサ信号を入力変数として使用することにより物体の位置への所定の変換を実行し得る１つまたは複数のアルゴリズムが実装され得る。
【００３９】
評価装置は、特に少なくとも１つのデータ処理装置、特にセンサ信号を評価することによって情報項目を生成するように設計され得る電子データ処理装置を含むことができる。このように、評価装置は、センサ信号を入力変数として使用し、これらの入力変数を処理することによって、物体の横方向位置および縦方向位置に関する情報項目を生成するように設計される。処理は並行的に、または連続的に、またはさらに複合的な形で実行され得る。評価装置は、例えば計算することにより、および／または、保存されたおよび／または既知の関係を使用することにより、これらの情報項目を生成する任意のプロセスを使用し得る。センサ信号に加え、１つまたは複数のさらなるパラメータおよび／または情報項目が、前記関係、例えば変調周波数に関する少なくとも１つの情報項目に影響し得る。この関係は、経験的、解析的または準経験的に決定され得るかまたは決定可能であり得る。特に好ましくは、この関係は、少なくとも１つの校正曲線、少なくとも一組の校正曲線、少なくとも１つの関数または上述の可能性の組み合わせを含む。１つまたは複数の校正曲線は、例えば一組の値およびそれらに関連する関数値の形で、例えばデータ保存装置および／またはテーブルに保存され得る。ただし代替的に追加的に、少なくとも１つの校正曲線を、例えばパラメータ化された形および／または関数式の形で保存してもよい。センサ信号を情報項目へと処理するための別の関係を使用してもよい。代替的に、センサ信号を処理するための少なくとも１つの組み合わせ関係が実現可能である。様々な可能性が考えられ、これらを組み合わせることもできる。
【００４０】
例として、評価装置は、情報項目を決定するためのプログラミングに関して設計され得る。評価装置は、特に少なくとも１つのコンピュータ、例えば少なくとも１つのマイクロコンピュータを含むことができる。さらに、評価装置は１つまたは複数の揮発性または不揮発性のデータメモリを含むことができる。データ処理装置、特に少なくとも１つのコンピュータの代替としてまたはこれに加えて、評価装置は、例えば電子テーブル、特に少なくとも１つのルックアップテーブルおよび／または少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの情報項目を決定するように設計された１つまたは複数のさらなる電子構成要素を含んでもよい。
【００４１】
検出器は、上述のとおり、少なくとも１つの評価装置を有する。特に、少なくとも１つの評価装置は、検出器を完全にまたは部分的に制御もしくは駆動するように設計されてもよく、例えば評価装置を、少なくとも１つの照射源を制御するように、および／または検出器の少なくとも１つの変調装置を制御するように設計するようにしてもよい。評価装置は、特に、少なくとも１つの測定周期を実行するように設計され得、該測定周期では例えば照射の異なる変調周波数で連続する複数のセンサ信号などの１つまたは複数のセンサ信号が取得される。
【００４２】
評価装置は、上述のとおり、少なくとも１つのセンサ信号を評価することによって物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計される。前記物体の位置は静的であってもよく、またはさらに物体の少なくとも１つの運動、例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間での相対運動を含んでもよい。この場合、相対運動は一般的に、少なくとも１つの線形運動および／または少なくとも１つの回転運動を含んでもよい。運動情報は、例えば、異なる時間で取得された少なくとも２つの情報の比較によっても得られ、例えば少なくとも１つの位置情報はまた、少なくとも１つの速度情報および／または少なくとも１つの加速度情報、例えば物体またはその一部と検出器またはその一部との間における少なくとも１つの相対速度に関する少なくとも１つの情報項目を含んでもよい。特に、少なくとも１つの位置情報は一般的に、物体またはその一部と検出器またはその一部との間の距離、特に光路長に関する情報項目；物体またはその一部と転送装置またはその一部との間の距離または光学的距離に関する情報項目；検出器またはその一部に対する物体またはその一部の位置に関する情報項目；検出器またはその一部に対する物体および／またはその一部の配向に関する情報項目；物体またはその一部と検出器またはその一部との間の相対運動に関する情報項目；物体またはその一部の二次元または三次元空間構成、特に物体の幾何学または形態に関する情報項目、から選択され得る。一般的に、したがって、少なくとも１つの位置情報項目は、例えば、物体または少なくともその一部の少なくとも１つの位置に関する情報；物体またはその一部の少なくとも１つの配向に関する情報項目；物体またはその一部の幾何学または形態に関する情報項目；物体またはその一部の速度に関する情報項目；物体またはその一部の加速度に関する情報項目；検出器の可視範囲内における物体またはその一部の存在または不存在に関する情報項目から成る群から選択され得る。
【００４３】
少なくとも１つの位置情報は、例えば少なくとも１つの座標系、例えば検出器またはその一部が存在する座標系において明示され得る。代替的に追加的に、位置情報は例えば検出器またはその一部と物体またはその一部との間の距離のみを含む情報であってもよい。上述の可能性の組み合わせも考えられる。
【００４４】
本発明の特定の実施形態では、検出器は少なくとも２つの縦方向光センサを含んでよく、各縦方向光センサは少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように構成されてもよい。一例として、縦方向光センサのセンサ領域またはセンサ表面の向きを平行にしてもよく、その場合、１０°以下、好ましくは５°以下の角度公差など、わずかな角度公差が許容可能となり得る。ここでは、好ましくは検出器の光軸に沿ったスタックの形態で配置される検出器の縦方向光センサのすべてが、好ましくは透明であってもよい。したがって、光ビームは第１の透明な縦方向光センサを通過した後、他の縦方向光センサに、好ましくは順次、衝突し得る。このように、物体からの光ビームは順次、光検出器内に存在するすべての縦方向光センサに到達し得る。ここでは、異なる縦方向光センサは、入射光ビームに対して同一または異なるスペクトル感度を示すことがある。
【００４５】
好ましくは、本発明による検出器は、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１において開示されているような複数の縦方向光センサから成るスタックを、特に１つまたは複数の横方向光センサと組み合わされた形で含むことができる。一例として、１つまたは複数の横方向光センサは、物体に向いている縦方向光センサから成るスタックの側方に配置され得る。代替的に追加的に、１つまたは複数の横方向光センサは、物体と反対側を向いている縦方向光センサから成るスタックの側方に配置され得る。同じく追加的に代替的に、１つまたは複数の横方向光センサは、上記スタックの縦方向光センサの間に配置され得る。ただし、例えば物体の深度のみ決定すればよい場合などでは、横方向光センサを含まず、単一の縦方向光センサのみ含み得る実施形態も依然として可能である。
【００４６】
既に上記で定義されたように、「横方向光センサ」という用語は一般的に、物体から検出器へと移動する少なくとも１つの光ビームの横方向位置を決定するように適合される装置を指す。位置という用語に関しては、上述の定義を参照するとよい。このように、好ましくは、横方向位置は検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元における少なくとも１つの座標であるか、またはそれを含んでいてもよい。一例として、横方向位置は、光軸に対して垂直な平面内、例えば横方向光センサの感光性センサ表面上に光ビームによって生成される光スポットの位置であってもよい。一例として、平面内の位置はデカルト座標および／または極座標において示され得る。他の実施形態も実現可能である。横方向光センサの潜在的に可能な実施形態については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能であり、これらについて以下でさらに詳しく概説される。
【００４７】
横方向光センサは、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供し得る。ここでは、横方向センサ信号は一般的に、横方向位置を示す任意の信号であってよい。一例として、横方向センサ信号はデジタル信号および／またはアナログ信号であるか、またはそれを含んでいてもよい。一例として、横方向センサ信号は電圧信号および／または電流信号であるか、またはこれを含んでいてもよい。追加的にまたは代替的に、横方向センサ信号はデジタルデータであるか、またはそれを含んでいてもよい。横方向センサ信号は単一の信号値および／または一連の信号値を含んでもよい。横断センサ信号はさらに、例えば２つ以上の信号を平均することによって、および／または２つ以上の信号の商を形成することによってなど、２つ以上の個別の信号を組み合わせることによって導出され得る任意の信号を含み得る。
【００４８】
ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１の開示による第１の実施形態において、横方向光センサは、少なくとも１つの第１の電極と、少なくとも１つの第２の電極および少なくとも１つの光起電材料を有する光検出器であってもよく、光起電材料は第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれてもよい。したがって、横方向光センサは、１つまたは複数の有機光検出器などの１つまたは複数の光検出器、最も好ましくは１つまたは複数の固体色素増感有機太陽電池（ｓ−ＤＳＣ）などの１つまたは複数の色素増感有機太陽電池（ＤＳＣ、色素太陽電池ともよばれる）であり得るか、あるいはこれら含み得る。このように、検出器は、少なくとも１つの横方向光センサとして作用する１つまたは複数のＤＳＣ（１つまたは複数のｓＤＳＣなど）、および、少なくとも１つの縦方向光センサとして作用する１つまたは複数のＤＳＣ（１つまたは複数のｓＤＳＣなど）を含み得る。
【００４９】
ＷＯ２０１６／１２０３９２Ａ１に開示されているようなさらなる実施形態において、横方向光センサは、光導電材料、好ましくは無機光導電材料、特に硫化鉛（ＰｂＳ）、セレン化鉛（ＰｂＳｅ）、テルル化鉛（ＰｂＴｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、アンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）、テルル化水銀カドミウム（ＨｇＣｄＴｅ、ＭＣＴ）、硫化銅インジウム（ＣＩＳ）、セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化銅亜鉛スズ（ＣＺＴＳ）、それらの固溶体および／またはドープ変形の層を含むことができる。好ましくは、光導電性材料層を、透明な導電性酸化物、好ましくはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）、フッ素ドープスズ酸化物（ＦＴＯ）、または酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む２つの層の間に埋め込むことができ、２つの層のうち１つを金属ナノワイヤー、特に銀ナノワイヤーに置き換えることができる。ただし、他の材料も、特に所望の透明スペクトル範囲に応じて実現可能となり得る。
【００５０】
本発明の特に好ましい実施形態では、横方向光センサは、本明細書の他の箇所でより詳細に記載されている熱電ユニットのような少なくとも１つのさらなる熱電ユニットであるか、またはそれを含むようにすることができる。結果として、このように、衝突する光ビームによるさらなる熱電ユニットの照射は、該さらなる熱電ユニットにおける温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも１つを引き起こし、該さらなる熱電ユニットはさらに横方向センサ信号を生成するように設計され得る。上記と同様に、さらなる熱電ユニットは、焦電材料、特に焦電材料の層であるか、またはそれを含み得る。ここで、焦電材料の層は、連続センサ領域を構成することができ、そこでは、少なくとも１つの横方向センサ信号は、センサ領域全体について得られた電気センサ信号である。以下により詳細に説明するように、横方向センサ信号は、物体の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するために、例えば評価装置を使用することによって評価されることができる。
【００５１】
さらに、少なくとも２つの電極が、横方向光センサ信号の記録のために存在し得る。好適な一実施形態において、少なくとも２つの電極は実際に少なくとも２つの物理的電極の形で配列されることができ、この場合、各物理的電極は導電性材料、好ましくは金属製導電性材料、より好ましくは金属製高導電性材料、例えば銅、銀、金、合金またはこれらの種類の材料を含む組成物、またはグラフェンを含み得る。ここで、少なくとも２つの物理電極のそれぞれは、好ましくは、横方向光センサにおけるそれぞれの電極と焦電材料、特に焦電材料の層との間の直接の電気的接触が達成され得るように、特に横方向センサ信号を、例えば光センサと評価装置との間の輸送経路における追加的抵抗に起因する損失が可能な限り少ない状態で取得できるように、配置することができる。
【００５２】
好ましくは、横方向光センサの少なくとも１つの電極は、少なくとも２つの部分電極、好ましくは少なくとも４つの部分電極を有する分割電極であって、各部分電極は、好ましくはＴ字形を含み、横方向光センサはセンサ領域を含んでもよく、少なくとも１つの横方向センサ信号はセンサ領域内での入射光ビームのｘ位置および／またはｙ位置を示し得る。センサ領域は、物体に面する光検出器の表面であってもよい。センサ領域は、光軸に対して垂直に配向されることが好ましい。このように、横方向光センサ信号は、横方向光センサのセンサ領域の平面内で光ビームによって生成される光スポットの位置を示すことができる。一般的に、本明細書で使用されるとき、「部分電極」という用語は、少なくとも１つの電流および／または電圧信号を測定するように適合された、好ましくは他の部分電極から独立した、複数の電極のうちの１つの電極を指す。このように、複数の部分電極が設けられる場合、それぞれの電極は、独立的に測定および／または使用される複数の電位および／または電流および／または電圧を少なくとも２つの部分電極を介して提供するように適合される。
【００５３】
横方向光センサはさらに、部分電極を通る電流に従って横方向センサ信号を生成するように適合され得る。このように、２つの水平部分電極を通る電流の比率が形成されて、ｘ座標が生成され、および／または、２つの垂直部分電極を通る電流の比率が形成されて、ｙ座標が生成され得る。検出器、好ましくは横方向光センサおよび／または評価装置は、物体の横方向位置に関する情報を、部分電極を通る電流の少なくとも１つの比率から導き出すように適合されてもよい。部分電極を通る複数の電流の比較によって位置座標を生成する他の方法も実現可能である。
【００５４】
部分電極は一般的に、センサ領域内での光ビームの位置を決定するために、様々な方法で定義され得る。このように、水平座標またはｘ座標を決定するために２つ以上の水平部分電極を設けてもよく、また縦方向座標またはｙ座標を決定するために２つ以上の垂直部分電極を設けてもよい。したがって、部分電極をセンサ領域の周縁部に設けることができ、センサ領域の内部空間は空いた状態を維持し、またこの空間を１つまたは複数の追加的電極材料によって被覆してもよい。以下でより詳細に概説されるように、付加的電極材料は好ましくは透明の追加的電極材料、例えば透明な金属および／または透明な導電性酸化物、および／または、最も好ましくは、透明な導電性ポリマーであってもよい。
【００５５】
電極のうち１つが２つ以上の部分電極を有する分割電極である横方向光センサを使用することにより、部分電極を通る電流は、センサ領域内での光ビームの位置に依存し得る。これは一般的に、衝突する光に起因する電荷の発生位置から部分電極への途中でオーム損失または抵抗損失が発生し得るという事実に起因し得る。このように、部分電極に加え、分割電極は部分電極に接続された１つまたは複数の追加的電極材料を含んでもよく、１つまたは複数の追加的電極材料は電気抵抗をもたらす。したがって、電荷発生位置から１つまたは複数の追加的電極材料を介して部分電極に至る途中でのオーム損失に起因して、部分電極を通る電流は電荷の発生位置に依存し、したがってセンサ領域内での光ビームの位置に依存する。センサ領域内での光ビームの位置の決定に関するこの原理の詳細については、以下の好適な実施形態、および／またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１および同文献の各参照において開示されている物理的原理および装置オプションを参照するとよい。
【００５６】
したがって、横方向光センサはセンサ領域を含んでもよく、該センサ領域は物体から検出器へと移動する光ビームに対して透明であることが好ましい。したがって、横方向光センサは、例えばｘ方向および／またはｙ方向など、１つまたは複数の横方向における光ビームの横方向位置を決定するように適合され得る。この目的のために、少なくとも１つの横方向光センサはさらに、少なくとも１つの横方向センサ信号を生成するように適合されてもよい。その結果、評価装置は、横方向光センサの横方向センサ信号を評価することによって、物体の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように、設計され得る。
【００５７】
本発明のさらなる実施形態は、物体から検出器へと伝播する光ビームの性質に言及する。本明細書で使用されるとき、「光」という用語は一般的に、可視スペクトル範囲、紫外スペクトル範囲および赤外スペクトル範囲のうちの１つまたは複数のスペクトル範囲の電磁放射を指す。その中で、この出願の日に有効なバージョンのＩＳＯ−２１３４８規格に部分的に従って、「可視スペクトル範囲」という用語は一般的に３８０ｎｍから７６０ｎｍのスペクトル範囲を指す。赤外（ＩＲ）スペクトル範囲という用語は一般的に７６０ｎｍから１０００μｍの範囲の電磁放射を指し、通常、７６０ｎｍから１．５μｍの範囲は近赤外（ＮＩＲ）スペクトル範囲として、１．５μｍから１５μｍの範囲は、中赤外（ｍｉｄ−ＩＲ）スペクトル範囲として、１５μｍから１０００μｍの範囲は遠赤外（ＦＩＲ）スペクトル範囲として表される。紫外（ＵＶ）スペクトル範囲という用語は一般的に１ｎｍから３８０ｎｍの範囲、好ましくは１００ｎｍから３８０ｎｍの範囲の電磁放射を指す。
【００５８】
「光ビーム」という用語は一般的に、特定の方向へ放出される、光の量を指す。したがって、光ビームは、光ビームの伝播方向に対して垂直な方向に所定の拡がりを有する光線の束であり得る。好ましくは、光ビームは１つまたは複数のガウス光ビームであるか、またはそれを含んでいてもよく、該ガウス光ビームは、１つまたは複数のガウスビームパラメータ、例えば空間内でのビーム直径および／またはビーム伝播の発展を特徴付けることに適した１つまたは複数のビームウエスト、レイリー長または任意のその他ビームパラメータまたは複数のビームパラメータの組み合わせによって特徴付けられる。
【００５９】
光ビームは物体自体によって発せられ得る、すなわち物体を発生源とし得る。追加的にまたは代替的に、光ビームの別の発生源も実現可能である。このように、以下にてさらに詳しく概説するとおり、物体を照射する１つまたは複数の照射源が、例えば１つまたは複数の一次光線もしくはビームを使用することにより、例えば所定の特徴を有する１つまたは複数の一次光線もしくはビームを使用することにより、提供されてもよい。後者の場合、物体から検出器へと伝播する光ビームは、物体および／または物体に接続された反射装置によって反射される光ビームであってもよい。
【００６０】
上記で概説したように、少なくとも１つの縦方向センサ信号は、光ビームによる照射の総出力が同じである場合、ＦｉＰ効果により、少なくとも１つの縦方向光センサのセンサ領域内の光ビームのビーム断面に依存する。本明細書で使用されるとき、ビーム断面という用語は一般的に、特定の位置における光ビームまたは光ビームによって生じる光スポットの横方向の拡がりを指す。円形の光スポットが生成される場合、半径、直径、またはガウスビームウエスト、あるいはガウスビームウエストの２倍が、ビーム断面積の尺度として機能し得る。非円形の光スポットが生成される場合、断面は、非円形の光スポットと同じ面積を有する円の断面（これは等価ビーム断面とも呼ばれる）を決定することによるなど、他の任意の実行可能な方法で決定され得る。これに関する限り、極値、すなわち縦方向センサ信号の極大値または極小値、特に、光起電力材料のような対応する材料が光学レンズの影響により、焦点またはその近くに位置するようなときに、可能な限り最小の断面で光ビームによって衝突される状態の全域的極値の観測を採用することができる。極値が最大値である場合、この観測を「正のＦｉＰ効果」として表すことができる一方、極値が最小値である場合はこの観測を「負のＦｉＰ効果」として表すことができる。
【００６１】
したがって、実際にセンサ領域に含まれる熱電ユニットに関係なく、ただし光ビームによるセンサ領域の照射の総出力が同じである場合、第１のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは第１の縦方向センサ信号を生成し得る一方、第１のビーム直径またはビーム断面とは異なる第２のビーム直径またはビーム断面を有する光ビームは、第１の縦方向センサ信号とは異なる第２の縦方向センサ信号を生成する。このように、縦方向センサ信号を比較することにより、ビーム断面、具体的にはビーム直径に関する少なくとも１つの情報項目が生成され得る。この効果について詳しくは、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１を参照するとよい。したがって、縦方向光センサによって生成される縦方向センサ信号は、光ビームの総出力および／または強度に関する情報を得るため、および／または縦方向センサ信号および／または物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を正規化して光ビームの総出力および／または総強度に関する情報を得るために比較され得る。このように、一例として、縦方向光センサ信号の最大値が検出され、またすべての縦方向センサ信号がこの最大値によって割られ、それによって正規化された縦方向光センサ信号が生成され、次に上述の既知の関係を使用することにより、物体の少なくとも１つの縦方向情報項目に変換され得る。正規化の他の方法、例えば縦方向センサ信号の平均値を使用して、すべての縦方向センサ信号を平均値で割るということも実現可能である。他の選択肢も可能である。これらの選択肢はそれぞれ、光ビームの総出力および／または強度から独立した変換を与えるのに適切であり得る。加えて、光ビームの総出力および／または強度に関する情報がこのように生成され得る。
【００６２】
具体的には、物体から検出器へと伝播する光ビームの１つまたは複数の特性が既知である場合、物体の縦方向位置に関する情報項目のうち少なくとも１つを、少なくとも１つの縦方向光センサ信号と物体の縦方向位置との間における既知の関係からこのように導き出すことができる。既知の関係は、アルゴリズムおよび／または１つもしくは複数の校正曲線として、評価装置に保存することができる。一例として、具体的にガウスビームである場合、ビーム直径またはビームウエストと物体の位置との間の関係を、ビームウエストと縦方向座標との間のガウス関係を使用することにより、容易に導き出すことができる。
【００６３】
この実施形態は、光ビームのビーム断面積と物体の縦方向位置との間の既知の関係における曖昧さを解消するため、特に評価装置によって使用され得る。このように、たとえ物体から検出器へと伝播する光ビームのビーム特性が十分にまたは部分的に既知である場合でも、多くのビームにおいて、ビーム断面は焦点に達する前では狭まり、その後は再び拡がる。つまり、光ビームが最も狭いビーム断面積を有する焦点の前後において、光ビームの伝播の軸に沿った複数位置において光ビームが同じ断面を有する位置が生じる。したがって、一例として、焦点の前後の距離ｚ０において、光ビームの断面積は同一である。このように、特定のスペクトル感度を有する１つの縦方向光センサのみが使用される場合、光ビームの総出力または強度が既知であれば、光ビームの特定の断面積が決定され得る。この情報を使用することにより、焦点からの各縦方向光センサの距離ｚ０が決定され得る。ただし、各縦方向光センサが焦点の前または後のどちらに位置するかを決定するためには、追加的な情報、例えば物体および／もしくは検出器の動きの履歴および／または検出器が焦点の前もしくは後のどちらにあるかの情報が必要である。典型的な状況では、この追加的情報が提供されないかもしれない。したがって、上記の曖昧さを解消するために、追加的情報を取得するようにするかもしれない。このように、評価装置は、縦方向センサ信号を評価することにより、第１の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面が第２の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面よりも大きいと認識し、かつ、第２の縦方向光センサが第１の縦方向光センサの後に位置する場合、評価装置は、光ビームが集束中であり、かつ、第１の縦方向光センサの位置は光ビームの焦点より前に位置すると決定し得る。反対に、第１の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面が第２の縦方向光センサ上の光ビームのビーム断面よりも小さい場合、評価装置は、光ビームが拡大中であり、第２の縦方向光センサの位置が焦点より後方にあると決定し得る。このように、一般的に、評価装置は、異なる縦方向光センサの縦方向センサ信号を比較することにより、光ビームが拡がるか狭まるかを認識するように適合され得る。
【００６４】
本発明による評価装置を採用することによって、物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を決定することに関するさらなる詳細については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１の記載内容を参照するとよい。このように、一般的に、評価装置は、好ましくは光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標に対する光ビームのビーム直径の既知の依存性から、および／または光ビームの既知のガウスプロファイルから、物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を決定するように、光ビームのビーム断面および／または直径を光ビームの既知のビーム特性と比較するように適合されてもよい。
【００６５】
すでに上記で述べたように、物体の少なくとも１つの縦方向座標に加え、物体の少なくとも１つの横方向座標も決定され得る。したがって、一般に、評価装置は少なくとも１つの横方向光学センサ上の光ビームの位置を決定することによって、物体の少なくとも１つの横座標を決定するように適合させることができ、該少なくとも１つの横光センサは、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１にも概説されているように、ピクセル化され、セグメント化され、または大面積の横方向光センサである。
【００６６】
加えて、検出器は少なくとも１つの転送装置、例えば光学レンズ、特に１つまたは複数の屈折レンズ、特に薄い凸レンズまたは両凸レンズなど薄い収束性屈折レンズ、および／または１つまたは複数の凸型鏡を含み、これらをさらに、共通の光軸に沿って配列することができる。最も好ましくは、物体から発生する光ビームはこの場合、まず少なくとも１つの転送装置を通り、次いで単一の透明な縦方向光センサまたは透明な縦方向光センサのスタックを通って進み、最終的に結像装置に衝突し得る。本明細書で使用されるとき、「転送装置」という用語は、物体から発生した少なくとも１つの光ビームを検出器内の光センサ、すなわち少なくとも１つの縦方向光センサおよび少なくとも１つの横方向光センサへと転送するよう構成される光学要素を指す。このように、転送装置は物体から検出器へと伝播する光を光センサへ供給するよう設計されることができ、この供給は、転送装置の結像手段により、あるいは他には非結像特性手段によって任意選択的に有効化することができる。特に、転送装置は、電磁放射が横方向光センサおよび／または縦方向光センサに供給される前に、電磁放射を収集するよう設計され得る。
【００６７】
加えて、少なくとも１つの転送装置は結像特性を有し得る。結果的に、転送装置は少なくとも１つの結像要素、例えば少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの曲面鏡を有し、何故ならそのような結像要素の場合、例えばセンサ領域上での照射の幾何学は相対的配置、例えば転送装置と物体との間の距離に依存し得るからである。本明細書で使用されるとき、転送装置は、物体から発生する電磁放射が完全にセンサ領域へ転送されるように、例えば、特に物体が検出器の可視範囲内に配列される場合に、特にセンサ領域上で完全に焦点を合わせるように設計され得る。
【００６８】
一般的に、検出器はさらに、少なくとも１つの撮像装置、すなわち少なくとも１つの画像を取得することができる装置を含み得る。撮像装置は様々な方法で具現化され得る。したがって、撮像装置は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。しかし、代替的にまたは追加的に、撮像装置は検出器ハウジングの外に、例えば別個の撮像装置として構成してもよい。代替的にまたは追加的に、撮像装置は検出器に接続することもでき、または検出器の一部とすることもできる。好適な一実施形態において、透明な縦方向光センサから成るスタックおよび撮像装置は、光ビームが沿って進む共通の光軸に沿って整列される。したがって、光ビームが透明な縦方向光センサから成るスタックを通過し、撮像装置に衝突するまで進むように光ビームの光路内に撮像装置を配置することができる。ただし、他の配置も可能である。
【００６９】
本明細書で使用されるとき、「撮像装置」は一般的に、一次元、二次元または三次元の物体または物体の一部の画像を生成することができる装置として理解される。特に、検出器は、少なくとも１つのオプションの撮像装置を伴うか伴わないで、カメラ、例えばＩＲカメラ、またはＲＧＢカメラ、すなわち３つの別々の接続に赤色、緑色および青色として指定された３原色を送るように設計されたカメラとして、完全にまたは部分的に使用される。典型的には、撮像装置は非透明装置を構成しており、したがって、通常は好ましくは透明な横方向光センサとは対照的である。したがって、一例として、少なくとも１つの撮像装置は、ピクセル化有機カメラ素子、好ましくはピクセル化有機カメラチップ；ピクセル化無機カメラ素子、好ましくはピクセル化無機カメラチップ、より好ましくはＣＣＤチップまたはＣＭＯＳチップ；モノクロムカメラ素子、好ましくはモノクロムカメラチップ；多色カメラ素子、好ましくは多色カメラチップ；フルカラーカメラ素子、好ましくはフルカラーカメラチップからなる群から選択される少なくとも１つの撮像装置であるか、またはこれを含み得る。撮像装置は、モノクロム撮像装置、マルチクロム撮像装置および少なくとも１つのフルカラー撮像装置からなる群から選択される少なくとも１つの装置であるか、またはこれを含み得る。マルチクロム撮像装置および／またはフルカラー撮像装置は、当業者に認識されるように、フィルタ技術、および／または固有の色感度技法または他の技法を使用することにより生成され得る。撮像装置の他の実施形態も可能である。
【００７０】
撮像装置は、物体の複数の部分領域を連続的におよび／または同時に撮像するように設計され得る。一例として、物体の部分領域は、例えば撮像装置の解像度限界によって画定され、電磁放射線が放出される物体の一次元、二次元、または三次元領域であり得る。この文脈において、撮像とは、物体の各部分領域から放出される電磁放射が、例えば検出器の少なくとも１つの任意選択の転送装置によって、撮像装置に供給されることを意味すると理解されるべきである。電磁線は、物体自体によって、例えば発光放射の形態で生成され得る。代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの検出器は、物体を照射する少なくとも１つの照射源を含み得る。
【００７１】
特に、撮像装置は、例えば、走査法により、特に少なくとも１つの列走査および／または線走査を使用することによって複数の部分領域を連続的に撮像するように設計され得る。しかし、他の実施形態も可能であり、例えば複数の部分領域が同時に撮像される実施形態も可能である。撮像装置は、物体の部分領域の撮像中に、部分領域に関連する信号、好ましくは電子信号を生成するように設計されている。信号はアナログ信号および／またはデジタル信号であってもよい。一例として、一電子信号は各部分領域と関連付けられ得る。したがって、電子信号は同時に生成されるか、または時間的にずらして生成され得る。一例として、列走査中または線走査中、物体の部分領域に対応する例えば一列に並んでいる電子信号のシーケンスが生成され得る。さらに、撮像装置は、少なくとも１つの信号処理装置、例えば電子信号を処理および／または前処理するための１つまたは複数のフィルタおよび／またはアナログデジタル変換器を含んでもよい。
【００７２】
物体からの光放射は、物体自体から生じ得るが、選択的に異なる原点を有していてもよく、この原点から物体へと伝播し、続いて光センサへと向かって伝播してもよい。後者の場合は、例えば使用される少なくとも１つの照射源に影響され得る。照射源は様々な方法で具現化され得る。したがって、照射源は例えば検出器ハウジング内の検出器の一部であってもよい。しかし、代替的にまたは追加的に、該少なくとも１つの照射源は検出器ハウジング外に、例えば別個の照射源としても構成されてもよい。照射源は物体から離れて配置され、距離を置いて物体を照射することができる。代替的にまたは追加的に、照射源は物体に接続されるか、それとも物体の一部とされてもよく、一例として、物体から発生する電磁放射は照射源によって直接発生されるようにしてもよい。例として、少なくとも１つの照射源は物体の表面および／または内部に配置され得、センサ領域を照射する磁放射を直接発生し得る。この照射源は、例えば環境光源であるかまたはこれを含み得る、および／または人工照射源であるかまたはこれを含み得る。例として、少なくとも１つの赤外線放射体および／または少なくとも１つの可視光放射体および／または少なくとも１つの紫外光放射体を、物体の表面に配置することができる。例として、少なくとも１つの発光ダイオードおよび／または少なくとも１つのレーザダイオードを、物体の表面および／または内部に配置することができる。照射源は特に、以下に挙げる照射源；レーザ、特にレーザダイオード、ただし原則として、代替的にまたは追加的に、他の種類のレーザも使用され得る；発光ダイオード；白熱電球；ネオンライト；炎源；熱源；有機光源、特に有機発光ダイオード；構造化された光源、のうち１つまたは複数を含むことができる。代替的にまたは追加的に、他の照射源も使用され得る。特に、例えば多くのレーザの場合に少なくともほぼ当てはまるように、照射源がガウスビームプロファイルを有する１つまたは複数の光ビームを生成するように設計されているのが好ましい。任意の照射源のさらなる潜在的可能な実施形態については、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１の１つを参照するとよい。ただし、他の実施形態も実現可能である。
【００７３】
少なくとも１つの任意の照射源は、一般的に、紫外（ＵＶ）スペクトル範囲、好ましくは２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲；可視スペクトル範囲、すなわち３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲；近赤外（ＮＩＲ）スペクトル範囲、好ましくは７８０ｎｍから１．５μｍの範囲；中赤外（ｍｉｄ−ＩＲ）スペクトル範囲、好ましくは１．５μｍから１５μｍの範囲；遠赤外線（ＦＩＲ）スペクトル範囲、好ましくは１５μｍから１０００μｍの範囲のうち少なくとも１つの光を放射することができる。ここで、特に好適なのは、照射源が光センサの分光感度に関連し得るスペクトル範囲を示すことができる場合、特にそれぞれの照射源によって照射され得る光センサが、高い強度を有するセンサ信号を提供することを確実にするやり方で、これにより、十分な信号対ノイズ比での高分解能評価を可能にできる場合である。
【００７４】
さらに、検出器は照射を変調するための、特に周期的変調のための少なくとも１つの変調装置、特に周期的ビーム遮断装置をも有することができる。照射の変調は、照射の総出力が、好ましくは周期的に、特に１つまたは複数の変調周波数で変化するプロセスを意味すると理解されるべきである。特に、周期的変調は、照射の総出力の最大値と最小値との間で有効化され得る。最小値は０であってもよいが、例として完全な変調が行われる必要がないときなど、最小値はまた０より大きい値でもあり得る。変調は、例えば物体と光センサとの間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配置された少なくとも１つの変調装置によって行われ得る。しかしながら、代替的にまたは追加的に、以下にてさらに詳しく記載されるとおり、変調は、物体を照射するための任意の照射源と物体との間のビーム経路において、例えば前記ビーム経路内に配置された少なくとも１つの変調装置によって行われ得る。これらの可能性の組合せも考えられる。少なくとも１つの変調装置は、例えば、好ましくは一定速度で回転し、結果として照射を周期的に遮断することができる、少なくとも１つの遮断ブレードまたは遮断ホイールを含むビームチョッパまたは他の種類の周期的ビーム遮断装置を含むことができる。しかし代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の異なる種類の変調装置、例えば電気光学効果および／または音響光学効果に基づく変調装置の使用も可能である。また同じく代替的にまたは追加的に、少なくとも１つの任意の照射源自体は、例えば前記照射源自体が変調強度および／または総出力、例えば周期的変調総出力を有することにより、および／または前記照射源がパルス照射源、例えばパルスレーザとして具現化されることにより、変調照射を生成するように設計されることもできる。したがって、例として、少なくとも１つの変調装置は、照射源に全体的にまたは部分的に組み込まれることができる。様々な可能性が考えられる。
【００７５】
したがって、検出器は、特に異なる変調、特に少なくとも２つの縦方向センサ信号をそれぞれ異なる変調周波数で検出する場合、特に少なくとも２つの縦方向センサ信号を検出するように設計することができる。評価装置は、少なくとも２つの縦方向センサ信号から幾何学情報を生成するように設計することができる。ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１およびＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に記載されているように、曖昧さを解消することができ、および／または、例えば照射の総出力は一般的に未知であるという事実を考慮することができる。例として、検出器は、物体および／または少なくとも１つの縦方向光センサの少なくとも１つのセンサ領域のような、検出器の少なくとも１つのセンサ領域の照射に、０．０５Ｈｚから１ＭＨｚ、例えば０．１Ｈｚから１０ｋＨｚの周波数の変調をもたらすように設計され得る。上記で概説のとおり、この目的のため、検出器は少なくとも１つの変調装置を含み得、該変調装置は少なくとも１つの任意の照射源に組み込まれてもよく、および／または照射源から独立していてもよい。したがって、少なくとも１つの照射源がそれ自体、上述の照射の変調を生成するように適合され得る、および／または、少なくとも１つの独立した変調装置、例えば少なくとも１つのチョッパおよび／または例えば少なくとも１つの電気光学装置および／または少なくとも１つの音響光学装置のような変調された伝播性を有する少なくとも１つの装置が存在し得る。
【００７６】
本発明によると、前述のとおり、少なくとも１つの変調周波数を光検出器に適用することが有利となり得る。しかし、変調周波数を光検出器に適用せずに縦方向センサ信号を直接決定することは依然として可能である。以下にてさらに詳しく示すとおり、変調周波数の適用は、関連する多くの状況下において、物体に関する所望する縦方向情報の取得のために必要ない場合がある。したがって、結果として、光検出器は、変調装置を含むことを必要とされないことがあり、それは空間検出器の単純かつ高い費用対効果の構成にさらに貢献し得る。さらなる結果として、空間光変調装置は、周波数多重化モードあるいは時間多重化モードとの組合せより、時間多重化モードで使用され得る。
【００７７】
本発明のさらなる一態様において、上記の実施形態のいずれかに係る少なくとも２つの個別の検出器、好ましくは２つまたは３つの個別の光センサが２つの異なる位置に置かれる構成が提案される。ここで、該少なくとも２つの検出器は好ましくは光学特性が同一であるが、互いに異なるものであってもよい。加えて、該構成はさらに少なくとも１つの照射源を含んでもよい。ここで、少なくとも１つの物体は一次光を生成する少なくとも１つの照射源を使用して照射され、該少なくとも１つの物体は弾性的にまたは非弾性的に一次光を反射し、それによって、少なくとも２つの検出器のうちの１つへ伝播する複数の光ビームを生成する。該少なくとも１つの照射源は、少なくとも２つの検出器それぞれの構成要素を形成するか、または形成しなくてもよい。例として、該少なくとも１つの照射源自体は、環境光源であるかまたはこれを含み得、および／または、人工照射源であるかまたはこれを含み得る。この実施形態は、特に単一の検出器の固有の測定ボュームを拡張する測定ボュームを提供する目的で、少なくとも２つの検出器、好ましくは２つの同一の検出器が深度情報を取得するため採用されている適用に好適である。
【００７８】
これに関して、個別の光センサは、他の個別の光センサによって取得される画像と異なるかもしれない個別の画像を取得可能にするために、好ましくは、検出器に含まれる他の個別の光センサから離れて配置してもよい。特に、該個別の光センサは、単一の円形三次元画像を生成するために、平行配列の別のビーム経路内に配列することができる。このように、個別の光センサは、光軸と平行に位置する形で配置され、さらに、検出器の光軸に対して直角の配向の個別の変位を示し得る。ここで、位置整合は、適切な手段、例えば個々の光センサおよび／または対応する転送要素の位置および配向を調整することなどにより、達成することができる。したがって、２つの個別の光センサは、それらが深度情報の認識を引き起こすまたは増大させることができるやり方で、例えば両眼視によって得られる視覚情報のように、特に重複する視野を有する２つの個別の光センサから導かれる視覚情報を組み合わせることによって深度情報が得られるやり方で、好ましくは間隔を空けて配置されることができる。この目的のために、個別の光センサは、好ましくは、光軸に対して垂直な方向で測定したとき、１ｃｍから１００ｃｍ、好ましくは１０ｃｍから２５ｃｍの距離を空けて配置し得る。本明細書で使用されるとき、この実施形態において提供される検出器は、特に、詳しく後述する「立体視システム」の一部であってもよい。立体視を可能することに加え、主に２つ以上の光センサの使用に基づく立体視システムのさらなる特定の利点は、特に、総強度の増加および／または検出閾値の減少を含むことができる。
【００７９】
本発明のさらなる態様では、ユーザとマシンとの間で少なくとも１つの情報項目を交換するためのヒューマンマシンインターフェースが提案される。提案されるヒューマンマシンインターフェースは、上述のまたは以下にさらに詳細に記載される１つまたは複数の実施形態の上述の検出器が、一人または複数のユーザがマシンに対して情報および／またはコマンドを提供するために使用されるという事実を利用することができる。従って、好ましくは、ヒューマンマシンインターフェースは、制御コマンドの入力に使用され得る。
【００８０】
ヒューマンマシンインターフェースは、例えば上記によって開示されている１つまたは複数の実施形態および／または下記にさらに詳しく開示されるような１つまたは複数の実施形態のような本発明による少なくとも１つの検出器を含み、ヒューマンマシンインターフェースは検出器によってユーザの少なくとも１つの幾何学的情報項目を生成するように設計され、ヒューマンマシンインターフェースは幾何学的情報を、少なくとも１つの情報項目、特に少なくとも１つの制御コマンドに割り当てるように設計される。
【００８１】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの娯楽機能を実行するための娯楽装置が開示される。本明細書で使用されるとき、娯楽装置は、以下では１人または複数のプレーヤともいう、１人または複数のユーザのレジャーおよび／または娯楽の目的に仕えることができる装置である。一例として、娯楽装置は、ゲーム、好ましくはコンピュータゲームの目的に仕えることができる。追加的にまたは代替的に、娯楽装置は他の目的、例えば運動、スポーツ、理学療法または運動追跡一般などにも使用され得る。このように、娯楽装置は、コンピュータ、コンピュータネットワークまたはコンピュータシステムに実装され得る、または１つもしくは複数のゲーム用ソフトウェアプログラムを実行するコンピュータ、コンピュータネットワークまたはコンピュータシステムを含んでもよい。
【００８２】
娯楽装置は、本発明、例えば上記に開示された１つまたは複数の実施形態および／または以下に開示されている１つまたは複数の実施形態による少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを含む。娯楽装置は、プレーヤがヒューマンマシンインターフェースによって少なくとも１つの情報項目を入力できるように設計されている。該少なくとも１つの情報項目は、娯楽装置のコントローラおよび／またはコンピュータに送信され、および／またはそれらによって使用されてもよい。
【００８３】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの可動物体の位置を追跡する追跡装置が提供される。本発明で使用されるとき、追跡システムは、少なくとも１つの物体または物体の少なくとも一つの部分の一連の過去の位置に関する情報を収集するように適合されている装置である。追加的に、追跡システムは、少なくとも１つの物体または物体の少なくとも一部の予測される少なくとも１つの将来の位置に関する情報を提供するように適合され得る。追跡システムは少なくとも１つの追跡コントローラを有してもよく、追跡コントローラは完全にまたは部分的に電子装置として、好ましくは少なくとも１つのデータ処理装置、より好ましくは少なくとも１つのコンピュータまたはマイクロコントローラとして具現化され得る。また、少なくとも１つの追跡コントローラは少なくとも１つの評価装置を含んでもよく、および／または少なくとも１つの評価装置の一部であってもよく、および／または完全にもしくは部分的に少なくとも１つの評価装置と同一であってもよい。
【００８４】
追跡システムは、本発明による少なくとも１つの検出器、例えば上記に挙げた１つまたは複数の実施形態において開示されているような、および／または下記の１つまたは複数の実施形態において開示されているような少なくとも１つの検出器を含む。追跡システムはさらに、少なくとも１つの追跡コントローラを含んでもよい。追跡システムは、１つ、２つまたは複数の検出器、特に２つ以上の同一の検出器を含むことができ、これは、２つ以上の検出器間の重なり合うボリューム内の少なくとも１つの物体に関して信頼性のある深度情報の取得を可能にする。追跡コントローラは物体の一連の位置を追跡するように適合され、各位置は、特定の時点での物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目を含む。
【００８５】
追跡システムはさらに、物体に接続可能な少なくとも１つのビーコン装置を含んでもよい。ビーコン装置の潜在的に可能な定義についてはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照するとよい。追跡システムは、検出器が少なくとも１つのビーコン装置の物体の位置に関する情報を生成し得るように、特に特異的なスペクトル感度を示す特定のビーコン装置を含む物体の位置に関する情報を生成することができるように、適合されることが好ましい。したがって、異なるスペクトル感度を示す２つ以上のビーコンが、好ましくは同時に、本発明の検出器により追跡されるようにすることができる。ここでは、ビーコン装置は、完全にまたは部分的に能動型ビーコン装置として、および／または受動型ビーコン装置として具現化され得る。一例として、ビーコン装置は、検出器へ送信されるべき少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１つの照射源を含み得る。追加的にまたは代替的に、ビーコン装置は、照射源により生成される光を反射するように適合された少なくとも１つの反射器を含むことにより、送信されるべき反射光ビームを生成する。
【００８６】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの位置を決定するためのスキャニングシステムが提供される。本明細書で使用されるとき、スキャニングシステムは、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１つのドットを照射するために、および該少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目を生成するために構成された少なくとも１つの光ビームを放出するように適合された装置である。少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目を生成する目的で、スキャニングシステムは、本発明による検出器、例えば上記に列挙された１つまたは複数の実施形態に開示されるようなおよび／または以下の１つまたは複数の実施形態に開示されるような少なくとも１つの検出器を含む。
【００８７】
このように、スキャニングシステムは、少なくとも１つの照射源を含み、該照射源は少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面に位置する少なくとも１つのドットを照射するように構成された少なくとも１つの光ビームを放出するように適合される。本明細書で使用されるとき、「ドット」という用語は、物体の表面の一部の小さな領域を指し、該小さな領域は、例えばスキャニングシステムのユーザによって選択され、照射源によって照射される。好ましくは、ドットは、あるサイズを示し、該サイズは一方で、スキャニングシステムに含まれる照射源と物体の表面上の部分に配置されたドットの間の距離の値を、スキャニングシステムができるだけ正確に決定できるように可能な限り小さく、他方で、スキャニングシステムのユーザまたはスキャニングシステム自体が、特に自動的な手順により、物体の表面上の関連部分上のドットの存在を検出できるように、可能な限り大きくあるようにすることができる。
【００８８】
この目的のために、照射源は人工照射源、特に少なくとも１つのレーザ光源および／または少なくとも１つの白熱電球および／または少なくとも１つの半導体光源、例えば少なくとも１つの発光ダイオード、特に有機および／または無機の発光ダイオードを含み得る。一般的に定義されるビームプロファイルおよび他の操作性の特性のために、照射源として少なくとも１つのレーザ光源を使用するのが特に好ましい。ここで、単一のレーザ光源の使用は、特に、ユーザによって容易に格納可能で輸送可能であり得るコンパクトなスキャニングシステムを提供することが重要である場合には、好ましいかもしれない。照射源はこのように、好ましくは検出器の構成部品であってもよく、したがって、特に検出器内、例えば検出器のハウジング内などに一体化され得る。好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは少なくとも１つのディスプレイを含むことができ、該ディスプレイは距離に関する情報をユーザに例えば読みやすいやり方で提供するように構成される。さらに好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは、追加的に、少なくとも１つのボタンを含むことができ、該ボタンはスキャニングシステムに関連する少なくとも１つの機能、例えば１つまたは複数の操作モードの設定などを操作するように構成され得る。さらに好適な実施形態において、特にスキャニングシステムのハウジングは、少なくとも１つの固定ユニットを含むことができ、該固定ユニットは、スキャニングシステムをさらなる表面、例えばゴム製脚、ベースプレートまたは磁性材料を含む壁ホルダなどに固定し、特にユーザによる距離測定の正確性および／またはスキャニングシステムの操作性を高めるために構成され得る。
【００８９】
特に好適な実施形態において、このように、スキャニングシステムの照射源は単一の光ビームを放出することができ、該光ビームは物体の表面に位置する単一のドットを照射するように構成され得る。その結果、本発明に係る検出器を少なくとも１つ使用することにより、少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目は生成される。これにより好ましくは、スキャニングシステムに含まれる照射システムと照射源によって生成される単一のドットとの間の距離は、例えば少なくとも１つの検出器に含まれる評価装置を採用することにより、決定され得る。しかし、スキャニングシステムはさらに、特にこの目的に適合され得る追加的な評価システムを含んでもよい。追加的にまたは代替的に、スキャニングシステムのサイズ、特にスキャニングシステムのハウジングのサイズは考慮され、したがって、スキャニングシステムのハウジング表面の特定の点、例えばハウジングの前端または後端と単一のドットの間の距離が、代替的に決定され得る。
【００９０】
代替的に、スキャニングシステムの照射源は２つの個別のレーザビームを放射することができ、該レーザビームは、ビームの放出方向の間に直角など個別の角度を与えるように構成でき、それにより、同じ物体の表面に位置する２つの個別のドットあるいは２つの別々の物体の２つの異なる表面が照射される。ただし、２本の個別のレーザビーム間の個別の角度について、他の値も実現可能である。この特徴は、特に、間接測定機能に使用されることができ、例えば間接距離の導出、例えばスキャニングシステムとドットとの間における１つまたは複数の障害物の存在により直接アクセスできない、またはその他到達が困難な間接距離の導出に使用されることができる。このように、例として、２つの個別の距離を測定し、ピタゴラスの定理の使用によって高さを導出することによって、物体の高さの値を決定することが実現可能となり得る。特に物体に関して所定の高さを維持することを可能とするために、スキャニングシステムはさらに、少なくとも１つの水平調整ユニット、特に一体型気泡バイアルを含むことができ、該水平調整ユニットはユーザによって所定の高さを維持するために使用され得る。
【００９１】
さらなる代替として、スキャニングシステムの照射源は、複数の個別のレーザビーム、例えばレーザビームの配列を放出することができ、該レーザビームの配列は互いに対して、個別のピッチ、特に規則的なピッチを示すことができ、また、該レーザビームの配列は少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面上に配置されたドットの配列を生成するように構成され得る。この目的のために、上述のレーザビームの配列を生成することが可能な特別に適合された光学要素、例えばビーム分割装置および鏡を設けてもよい。
【００９２】
このように、スキャニングシステムは、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面上に配置された１つまたは複数のドットの静的配置を提供し得る。あるいは、スキャニングシステムの照射源、特に１つまたは複数のレーザビーム、例えば上述したレーザビームの配列は、経時的に変化する強度を示し、および／または時間の経過とともに放出方向が交互される１つまたは複数の光ビームを提供するように構成され得る。このように、照射源は、スキャン装置の少なくとも１つの照射源によって生成される交互する特徴を有する１つまたは複数の光ビームを使用することにより、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面の一部を１つの画像としてスキャンするように構成されることができる。このように、特に、スキャニングシステムは、少なくとも一回の列スキャンおよび／または線スキャンを使用し、例えば１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面を連続的にまたは同時にスキャンをすることができる。
【００９３】
本発明のさらなる一態様において、少なくとも１つの物体の少なくとも１つの単一の円形三次元画像を生成する立体視システムが提供される。本明細書で使用されるとき、上記および／または下記にて開示される立体視システムは、光センサとして少なくとも２つのＦｉＰセンサを含むことができ、第１のＦｉＰセンサは追跡システム、特に本発明による追跡システムに含まれてもよい一方、第２のＦｉＰセンサはスキャニングシステム、特に本発明によるスキャニングシステムに含まれてもよい。ここでは、好ましくは、ＦｉＰセンサは、立体視システムの光軸に対して平行に配置し、立体視システム光軸に対して個別に垂直に変位させることなどにより、平行配置の別々のビーム経路内に配置され得る。したがって、ＦｉＰセンサは、特に、重なり合う視野を有し、好ましくは個別の変調周波数に敏感な個別のＦｉＰセンサから導き出される視覚情報を組み合わせることによって深度情報を得ることにより、深度情報の認知を引き起こすまたは増加させることができる。この目的のために、個別のＦｉＰセンサは好ましくは、光軸に対して垂直の方向で測定したときに、互いに１ｃｍから１００ｃｍ、好ましくは１０ｃｍから２５ｃｍの距離を空けて配置してもよい。この好適な実施形態において、追跡システムは、このように、変調アクティブ標的の位置を決定するために採用され得る一方、１つまたは複数の物体の１つまたは複数の表面上に１つまたは複数のドットを投影するように構成されたスキャニングシステムは、少なくとも１つのドットとスキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目を生成するために使用される。加えて、立体視システムはさらに、本出願において別途記載の画像内の少なくとも１つの物体の横方向位置に関する情報項目を生成するように構成された別個の位置感知装置を含んでもよい。
【００９４】
立体視を可能にすることに加え、主に２つ以上の光センサの使用に基づく立体視システムのさらなる特定の利点は、特に、総強度の増加および／または検出閾値の減少を含む。さらに、少なくとも２つの従来の位置感知装置を含む従来の立体視システムでは、個々の画像内の対応するピクセルをかなりの計算量を適用することによって決定されなければならないのに対し、少なくとも２つのＦｉＰセンサを含む本発明による立体視システムでは、それぞれの画像内の対応するピクセルは、ＦｉＰセンサを使用することによって記録され、各ＦｉＰセンサは異なる変調周波数で動作することができ、明らかに互いに割り当てられることができる。このように、本発明による立体視システムは、物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目のほか、物体の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目も、少ない労力で生成することができることが強調され得る。
【００９５】
立体視システムについてのさらなる詳細は、追跡システムおよびスキャニングシステムそれぞれの説明を参照するとよい。
【００９６】
本発明のさらなる態様において、少なくとも１つの物体を撮像するためのカメラが開示されている。カメラは、本発明による、例えば上記または下記にてさらに詳述される１つまたは複数の実施形態において開示される少なくとも１つの検出器を含む。このように、検出器は、写真装置、具体的にはデジタルカメラの一部であってもよい。特に、検出器は３Ｄ写真撮影、具体的にはデジタル３Ｄ写真撮影に使用され得る。このように、検出器はデジタル３Ｄカメラを形成し、またはデジタル３Ｄカメラの一部であってもよい。本明細書で使用されるとき、「写真撮影」という用語は一般的に、少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「カメラ」は一般に写真撮影を行うのに適した装置である。本明細書でさらに使用されるとき、「デジタル写真撮影」という用語は一般に、照射の強度を示す電気信号、好ましくは、デジタル電気信号を生成するように適合された複数の感光要素の使用によって、少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。本明細書でさらに使用されるとき、「３Ｄ写真撮影」という用語は一般的に、三次元空間における少なくとも１つの物体の画像情報を取得する技術を指す。したがって、３Ｄカメラは３Ｄ写真撮影を実行するのに適した装置である。カメラは一般的に、単一の画像、例えば単一の３Ｄ画像を取得するように適合されてもよく、または複数の画像、例えば一連の画像を取得するように適合されてもよい。このように、カメラは、例えばデジタルビデオシーケンスの取得など、ビデオ用途に適合したビデオカメラでもあり得る。
【００９７】
このように、一般的に、本発明はさらに、少なくとも１つの物体を撮像するためのカメラ、具体的にはデジタルカメラ、より具体的には３Ｄカメラまたはデジタル３Ｄカメラに言及する。上記で概説したように、撮像という用語は、本明細書で使用されるとき、一般的に、少なくとも１つの物体の画像情報の取得を指す。カメラは本発明による少なくとも１つの検出器を含む。カメラは、上記にて概説のとおり、単一の画像を取得するため、または例えば画像シーケンスなど複数の画像の取得、好ましくはデジタルビデオシーケンスを取得するように適合され得る。このように、一例として、カメラはビデオカメラであるか、またはビデオカメラを含むものであってもよい。後者の場合、カメラは好ましくは画像シーケンスを保存するためのデータメモリを含む。
【００９８】
本発明のさらなる態様では、少なくとも１つの物体の位置を決定するための方法が開示される。方法は、好ましくは、本発明による少なくとも１つの検出器、例えば上記に開示されたまたは下記にてさらに詳しく開示された１つまたは複数の実施形態による少なくとも１つの検出器を利用することができる。したがって、方法の任意選択の実施形態については、検出器の様々な実施形態の説明を参照することができる。
【００９９】
この方法は以下の工程を含み、該工程は所定の順序で、または異なる順序で実行され得る。さらに、記載されていない追加的な方法工程も与えられ得る。さらに、この方法工程のうち２つ以上、またはすべてが、少なくとも部分的に、同時に実行され得る。さらに、この方法工程のうち２つ以上、またはすべてが、２回または２回以上、反復的に実行され得る。
【０１００】
本発明による方法は、
少なくとも１つの縦方向光センサを使用することにより少なくとも１つの縦方向光センサ信号を生成し、前記縦方向光センサは少なくとも１つのセンサ領域を有し、該少なくとも１つの縦方向光センサ信号は光ビームによる前記センサ領域の照射に依存して生成され、該縦方向光センサ信号は、照射の総出力が同じであれば、前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、該センサ領域は少なくとも１つの熱電ユニットであるかまたはそれを含み、前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射時に、前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方が、前記縦方向センサ信号を生成するように設計する、工程と、
前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成する、工程を含む。
【０１０１】
本発明による方法に関するさらなる詳細については、上記および／または下記に提供されるような光検出器の説明を参照することができる。
【０１０２】
本発明のさらなる態様において、本発明による検出器の使用が開示される。そこでは、物体の位置、特に物体の横方向位置の決定を目的とする検出器の使用が提案されており、検出器は、好ましくは、位置測定、特に交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；スキャン用途；立体視用途；撮影用途；撮像用途またはカメラ用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器；熱的特徴（背景よりも高温か低温か）による物体の位置測定；マシンビジョン用途；ロボット工学用途から成る群から選択される使用目的のために、少なくとも１つの縦方向光センサとして同時に使用されるか、または少なくとも１つの追加の縦方向光センサと組み合わされ得る。
【０１０３】
したがって、一般的に、本発明による装置、例えば検出器を様々な分野での用途に適用することができる。具体的に、検出器は、交通技術における位置測定；娯楽用途；セキュリティ用途；ヒューマンマシンインターフェース用途；追跡用途；写真撮影用途；地図作成用途；少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途；車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器；モバイル用途；ウェブカム；オーディオ機器；ドルビーサラウンドオーディオシステム；コンピュータ周辺機器；ゲーミング用途；カメラまたはビデオ用途；監視用途；自動車用途；輸送用途；物流用途；車両用途；航空機用途；船舶用途；宇宙船用途；ロボット用途；医療用途；スポーツ用途；建築用途；製造用途；マシンビジョン用途；飛行時間検出器、レーダ、ライダ、超音波センサまたは干渉法から選択される少なくとも１つの検知技術と組み合わせての使用、から成る群から選択される用途を目的に適用することができる。追加的にまたは代替的に、局所および／または全地球測位システムでの用途、特に陸標ベースの位置および／または、特に乗用車または他の車両（例えば電車、オートバイ、自転車、貨物輸送トラック）で使用されるナビゲーション、ロボットまたは歩行者のための用途を挙げることができる。さらに、屋内測位システム、例えば家事用途および／または製造、物流、監視または保守技術で使用されるロボットなどが潜在的可能な用途として挙げられる。
【０１０４】
したがって、まず、本発明による装置は携帯電話機、タブレットコンピュータ、ラップトップ、スマートパネルまたは他の固定型または移動型または着用型のコンピュータまたは通信用途において使用され得る。このように、本発明による装置は、性能を向上させるために、少なくとも１つの能動的光源、例えば可視範囲または赤外スペクトル範囲の光を放出する光源などと組み合わせられ得る。このように、一例として、本発明による装置は例えば環境、物体および生物をスキャンおよび／または検知するための、カメラおよび／またはセンサ、例えばモバイルソフトウェアと組み合わせるようなものとして使用され得る。本発明による装置はさらに、例えば撮像効果を高めるために、従来のカメラなど２Ｄカメラと組み合わせられ得る。本発明による装置はさらに、監視用および／または記録用に、またはモバイル機器を制御する入力装置として、特に音声および／またはジェスチャ認識と組み合わせて使用され得る。したがって、特に、ヒューマンマシンインターフェースとして機能する、入力装置とも示される本発明による装置は、モバイル用途、例えば携帯電話機などモバイル機器を介して他の電子装置または構成要素を制御する目的などに使用され得る。一例として、本発明による少なくとも１つの装置を含むモバイル用途は、テレビ、ゲームコンソール、音楽再生機器または音楽装置または他の娯楽装置の制御用として使用することができる。
【０１０５】
さらに、本発明による装置はウェブカムまたは他のコンピューティング用途の向けの周辺機器においても使用され得る。このように、一例として、本発明による装置はソフトウェアと組み合わせて撮像、記録、監視、スキャン、または運動検出に使用され得る。ヒューマンマシンインターフェースおよび／または娯楽装置の文脈で概説されているとおり、本発明による装置は特に、顔面の表現および／または身体の表情によってコマンドを与えるのに有用である。本発明による装置は、マウス、キーボード、タッチパッド、マイクロフォンなどのような他の入力生成装置と組み合わすことができる。さらに、本発明による装置は例えばウェブカムを使用するなどによって、ゲーム用途にも使用することができる。さらに、本発明による装置は仮想トレーニング用途および／またはビデオ会議においても使用され得る。さらに、本発明による装置は、仮想現実または拡張現実用途において、特に頭装着型ディスプレイを着用する場合、使用される手、腕または物体の認識または追跡するためにも使用され得る。
【０１０６】
さらに、本発明による装置は、上記にて部分的に説明したとおり、携帯オーディオ装置、テレビ装置およびゲーム装置においても使用され得る。具体的に、本発明による装置は、電子装置、娯楽装置などの制御またはコントロール装置として使用され得る。さらに、本発明による装置は、例えば２Ｄ表示技術および３Ｄ表示技術、特に透明ディスプレイを併って拡張現実用途のためおよび／またはディスプレイが見られているかどうかおよび／またはどの視点からディスプレイが見られているかを認識するため、眼の検出または視標追跡に使用することができる。さらに、本発明による装置は、仮想現実または拡張現実用途との関連において、特に頭装着型ディスプレイを着用する場合、部屋、境界または障害物を探索するためにも使用されてもよい。
【０１０７】
さらに、本発明による装置は、例えばＤＳＣカメラなどデジタルカメラにあるいはデジタルカメラとして、および／またはＳＬＲカメラなどレフレックスカメラにあるいはレフレックスカメラとして使用されることができる。これらの用途については、上述したような携帯電話などモバイル用途における本発明による装置の使用を参照することができる。
【０１０８】
さらに、本発明による装置はセキュリティ用途または監視用途に使用することができる。このように、一例として、本発明による少なくとも１つの装置は、ある物体が所定の領域内または領域外にある場合に信号を発する（例として銀行または博物館での監視用途）１つまたは複数のデジタルおよび／またはアナログの電子機器と組み合わせることができる。具体的に、本発明による装置は光学的暗号化に使用され得る。本発明による少なくとも１つの装置の使用による検出は、他の検出装置、例えばＩＲ、Ｘ線、ＵＶ−ＶＩＳ、レーダまたは超音波検出器と組み合わせて波長を補完することができる。本発明による装置はさらに、弱光環境での検出を可能にするために能動赤外光源と組み合わせることもできる。本発明による装置は、能動検出器システムと比べ一般的に有利であり、具体的に、例えばレーダ用途、超音波用途、ＬＩＤＡＲまたは同様の能動検出器装置の場合のように、第三者によって検出され得る信号を能動的に送信することを、本発明による装置は回避するからである。このように、一般的に、本発明による装置は、移動中の物体を、認識されず、および検出できないように追跡するために使用され得る。加えて、本発明による装置は一般的に、従来の装置と比べ、不正操作されにくく、苛立ちが少ない傾向にある。
【０１０９】
さらに、本発明による装置の使用により３Ｄ検出が容易および正確になることを考えると、本発明による装置は一般的に、顔面、身体および個人認識および識別に使用され得る。その点、本発明による装置は、識別または個人化を目的とする他の検出手段、例えばパスワード、指紋、虹彩検出、音声認識または他の手段と組み合わされ得る。このように、一般的に、本発明による装置はセキュリティ装置および他の個人化用途において使用され得る。
【０１１０】
さらに、本発明による装置は製品識別のための３Ｄバーコードリーダとして使用され得る。
【０１１１】
上記のセキュリティ用途および監視用途に加え、本発明による装置は一般的に、空間および区域の監視およびモニタリングにも使用され得る。このように、本発明による装置は、空間および区域の監視およびモニタリング、および一例として、禁止区域へ侵入した場合に警報を発動または実行するために使用され得る。したがって、一般的に、本発明による装置は任意選択的に他の種類のセンサ、例えば運動センサまたは熱センサと組み合わせて、あるいは画像増強管または画像強調装置および／または光電子増倍管と組み合わせて、建物内の監視または博物館において、監視目的に使用され得る。さらに、本発明による装置は公共空間または密集した空間において、例えば駐車場での盗難などの犯罪行為など、または空港における放置された荷物などの滞留物など潜在的に危険な活動を検出するために使用され得る。
【０１１２】
さらに、本発明による装置は、ビデオおよびカムコーダの用途などのカメラ用途にも有利に適用され得る。したがって、本発明による装置はモーションキャプチャーおよび３Ｄ映画記録に使用され得る。そこでは、本発明による装置は一般的に、従来の光学装置と比べ、多数の利点を提供する。このように、本発明による装置は一般的に、光学構成要素に関して要求する複雑度が低い。したがって、一例として、例えば１つのレンズのみを有する本発明による装置を提供することにより、従来の光学装置に比してレンズ数を少なくすることができる。複雑性が低減されることから、例えばモバイル用途向け超小型装置が可能である。高品質の２つ以上のレンズを有する従来の光学システムは一般的に、概して大きいビームスプリッターが必要であるため容積が大きい。さらに、本発明による装置は一般的に、自動焦点カメラなど、合焦／自動焦点装置向けにも使用され得る。さらに、本発明による装置は光学顕微鏡、特に共焦点顕微鏡にも使用され得る。
【０１１３】
さらに、本発明による装置は一般的に、自動車技術および輸送技術の技術分野においても適用可能である。このように、一例として、本発明による装置は例えば適応型クルーズコントロール、非常用ブレーキアシスト、車線離脱警告、サラウンドビュー、死角検出、交通標識検出、交通標識認識、車線認識、後部横断通行警告、接近する交通量または前方に走行する車両に応じてヘッドライトの強度と範囲を調整するための光源認識、適応型フロントライトシステム、ハイビームヘッドライトの自動制御、フロントライトシステムの適応型カットオフライト、防眩フロントライトシステム、ヘッドライト照射による動物または障害物などのマーキング、後部横断通行警告、高度運転者支援システムなどおよび他の運転者支援システムまたは他の自動車および交通用途などのための距離センサおよび監視センサとして使用され得る。さらに、本発明による装置は、特に衝突回避のために運転者の操縦を事前に予測するように適合され得る運転者支援システムに使用され得る。さらに、本発明による装置は、本発明による検出器を使用することによって得られる位置情報の第１および第２の時間微分を分析することなどによって、速度および／または加速度の測定にも使用され得る。この特徴は一般的に、自動車技術、輸送技術または全般的交通技術に適用可能である。他の分野の技術への応用も実現可能である。車室内測位システムにおける具体的用途として、輸送における乗客の位置の検出、より具体的にはエアバッグなど安全システムの使用の電子制御が挙げられる。ここで、特に、エアバッグの使用によって乗客に怪我、特に深刻な怪我を引き起こすような乗客の車両内での位置の場合には、エアバッグの使用を防止することができる。さらに、自動車、電車、航空機などの乗り物、特に自律走行車において、本発明による装置は、運転者が交通に注意を配っているか、または気が散っているか、眠気があるか、または疲労があるか、またはアルコールまたは他の薬物の消費が原因で運転ができない状態かどうかの判定に使用することができる。
【０１１４】
これらまたは他の用途では、一般に、本発明による装置は独立型装置としてあるいは他のセンサ装置と組み合わせて、例えばレーダおよび／または超音波装置と組み合わせて使用され得る。特に、本発明による装置は、自動運転および安全性の問題に使用することができる。さらに、これらの用途において、本発明による装置は、赤外センサ、音波センサであるレーダセンサ、二次元カメラまたは他の種類のセンサと組み合わせて使用され得る。これらの用途において、本発明による装置の一般的に受動的な性質は有利である。このように、本発明による装置は一般的に信号を放出する必要がないため、能動的センサ信号が他の信号源と干渉するリスクを回避することができる。本発明による装置は特に標準的な画像認識ソフトウェアなど、認識ソフトウェアと組み合わせて使用され得る。このように、本発明による装置によって提供される信号およびデータは典型的に、容易に処理可能であり、したがって一般的に、計算能力に対する要求は、例えばＬＩＤＡＲのような確立された立体視システムよりも低い。低い空間需要を考えると、カメラのような本発明による装置は、例えば窓スクリーンの上または後ろ、フロントフード、バンパ、ライト、鏡または他の場所など、車両内の事実上あらゆる場所に配置することができる。本発明の範囲の開示された効果に基づく１つ以上の検出器のような本発明による様々な検出器は、例えば自律的な運転を可能にするため、または能動的な安全コンセプトの性能を向上させるために組み合わせることができる。したがって、本発明による様々な装置は、本発明による１つまたは複数の他の装置および／または従来のセンサ、例えば後部窓、側部窓または前部窓のような窓の中、バンパまたはライトなどにおいて組み合わせることができる。
【０１１５】
本発明による少なくとも１つの検出器のような本発明による少なくとも１つの装置と、１つまたは複数の雨検出センサとの組み合わせも可能である。これは、本発明による装置が一般にレーダのような従来のセンサ技術より、特に大雨の間に有利であるという事実による。本発明による少なくとも１つの装置とレーダなどの少なくとも１つの従来の感知技術との組み合わせは、ソフトウェアに気象条件に応じた信号の適切な組み合わせを選択させることができる。
【０１１６】
さらに、本発明による装置は一般的に、ブレーキアシストおよび／またはパーキングアシストおよび／または速度測定のためにも使用され得る。速度測定は、車両と一体化または車両の外部において使用されることが可能であり、例えば交通コントロールにおける他の自動車の速度を測定するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、駐車場で空き駐車スペースを検出するためにも使用され得る。
【０１１７】
さらに、本発明による装置は一般に、視覚、特に夜間の視界、霧の視界、または煙の視界などの困難な視界条件下での視覚に使用することができる。この目的を達成するために、光検出器は、煙中または煙霧中に存在する粒子のような小さな粒子、または霧中、霞中もしくは薄霧中に存在する水滴のような小さな水滴が入射光を反射しないかまたはそのわずかな部分のみを反射する波長範囲内で少なくとも感度があるようにすることができる。一般に知られているように、入射光の波長がそれぞれ粒子または水滴のサイズを超える場合、入射光の反射は小さいかまたは無視できる。さらに、体および物体によって放出されている熱放射を検出することによって暗視が可能となり得る。したがって、光検出器は、特に、赤外（ＩＲ）スペクトル範囲内、好ましくは近赤外（ＮＩＲ）スペクトル範囲内で高感度であり、そのため、夜間でも、煙霧、煙、霧、霞、薄霧の中でも良好な視認性を提供し得る。
【０１１８】
さらに、本発明による装置は、医療システムおよびスポーツの分野でも使用され得る。したがって、医療技術分野において例えば内視鏡で使用される手術用ロボット工学が挙げられるが、なぜなら上記で概説したように、本発明による装置は少ない容量しか必要とせず、他の装置に一体化することができるからである。具体的に、せいぜい１つのレンズを有する本発明による装置は、内視鏡など医療用装置において３Ｄ情報を取り込むために使用され得る。さらに、本発明による装置は、運動の追跡および分析を可能にするために、適切なモニタリングソフトウェアと組み合わされ得る。これにより、内視鏡や外科用メスなどの医療用装置の位置を磁気共鳴画像法、Ｘ線撮像、または超音波撮像から得られるような医療画像からの結果と即座に重ね合わせることができる。これらの用途は具体的に、例えば脳手術および遠隔診断および遠隔治療など、精密な位置情報が重要となる医療処置において有益である。さらに、本発明による装置は、３Ｄボディスキャンにも使用され得る。ボディスキャンは医療分野において、歯科手術、形成手術、肥満手術または美容整形手術などに適用され得るか、あるいは筋膜疼痛症候群、癌、身体醜形傷害または他の疾患などの医療診断分野に適用され得る。ボディスキャンはさらに、スポーツ用具の人間工学的な使用または適合を評価する目的で、スポーツ分野でも適用され得る。
【０１１９】
ボディスキャンはさらに、衣類の分野において、衣類の適切なサイズやフィッティングの判定などにも使用され得る。この技術はテーラーメードの衣類、あるいはインターネットまたはセルフサービスのショッピング装置、例えばマイクロキオスク装置または顧客コンシェルジュ装置などから注文した衣類または履物の分野で使用され得る。衣類の分野におけるボディスキャンは、盛装した顧客をスキャンする場合に特に重要である。
【０１２０】
さらに、本発明による装置は、人数計数システムの分野において、例えばエレベーター、列車、バス、乗用車、または航空機内の人数の計数、あるいは玄関、扉、通路、小売店舗、スタジアム、娯楽会場、博物館、図書館、公共の場所、映画館、劇場などを通過する人数の計数の目的に使用され得る。さらに、人数計数システムにおける３Ｄ機能は、計数される人々に関する詳細情報、例えば身長、体重、年齢、体力などの情報を取得または推定する目的にも使用され得る。この情報は、ビジネスインテリジェンス測定基準向けに、および／または地域社会において人数を数えることによって魅力または安全性を高めるためのさらなる最適化に使用され得る。小売環境において、人数計数の分野における本発明による装置は、再来店顧客または通過買物客の認識、買物行動の評価、実際に購入する来訪者の割合の評価、交代勤務の最適化、あるいは商店街における来訪者１人当たり原価のモニタリングなどに使用され得る。さらに、人数計数システムは身体計測調査にも使用され得る。さらに、本発明による装置は公共輸送システムにおいて、輸送距離に応じた自動運賃課金にも使用され得る。さらに、本発明による装置は子どもの遊び場において、特に負傷した子どもまたは危険な活動に関わっている子どもの認識による、遊具とのさらなる相互交流の実現および／または遊具の安全な使用の確保等にも使用され得る。
【０１２１】
さらに、本発明による装置は建設用具、例えば物体または壁までの距離を判定し、表面が平面かどうかを評価し、物体を正しい順番で整列または配置するための距離計、あるいは建設環境などで使用するための検査用カメラにおいて使用され得る。
【０１２２】
さらに、本発明による装置は例えばトレーニング、遠隔指導または競技目的などのスポーツおよび運動の分野でも適用され得る。具体的に、本発明による装置は、ダンス、エアロビクス、フットボール、サッカー、バスケットボール、野球、クリケット、ホッケー、陸上競技、水泳、ポロ、ハンドボール、バレーボール、ラグビー、相撲、柔道、フェンシング、ボクシング、ゴルフ、カーレース、レーザータグ、戦場シミュレーションなどの分野でも適用され得る。本発明による装置は、スポーツと試合の両方において、ボール、バット、剣、動きなどの位置を検出するために使用し、試合の監視、審判の支援、または判断、特にスポーツにおける特定の状況の自動判断、例えばポイントまたはゴールが実際に行われたかどうかを判断するために、使用することができる。
【０１２３】
さらに、本発明による装置は自動車レースまたは自動車運転訓練または自動車安全訓練などの分野において、自動車の位置または進路、あるいは前の進路または理想的な進路からの逸脱などを判定する目的にも使用され得る。
【０１２４】
本発明による装置はさらに、例えばフィドル、バイオリン、ビオラ、チェリー、ベース、ハープ、ギター、バンジョー、またはウクレレなどの弦楽器、ピアノ、オルガン、キーボード、ハープシコード、ハーモニウムまたはアコーディオンなどの鍵盤楽器、および／またはドラム、ティンパニ、マリンバ、木琴、ビブラホン、ボンゴ、コンガ、タンバル、ジャンベまたはタブラなどの打楽器である楽器の練習の補助、特に遠隔レッスンをサポートするために使用されてもよい。
【０１２５】
本発明による装置はさらに、リハビリテーションおよび理学療法においても、トレーニングを促進するために、および／または動きを調査して修正するために使用され得る。この場合、本発明による装置は遠隔診断にも適用され得る。
【０１２６】
さらに、本発明による装置はマシンビジョンの分野でも適用され得る。したがって、１つまたは複数の本発明による装置を、例えば自律運転および／またはロボットの作業用の受動的制御ユニットとして使用することができる。移動ロボットと組み合わせることにより、本発明による装置は、自律的な移動および／または部品の不具合の自律的な検出を可能にし得る。本発明による装置は、例えばロボットと製造部品と生物との間での事故、衝突を含むがそれに限定されない事故を回避するために、製造および安全性の監視にも使用され得る。ロボット工学では、ロボットが人間を認識しないと人間に深刻な傷を負わせるおそれがあることから、人間とロボットの安全で直接的な相互作用がしばしば問題となる。本発明による装置は、ロボットがより良くかつ迅速に物体や人間の位置を確認するのに役立ち、安全な対話を可能にし得る。本発明による装置の受動的性質を考えると、本発明による装置は能動的な装置よりも有利であり、および／または、既存のレーダ、超音波、２Ｄカメラ、ＩＲ検出などの解決法を補完するために使用することができる。本発明による装置における１つの特有の利点は、信号干渉の可能性が低いことである。したがって、信号干渉のリスクを伴わずに複数のセンサが同じ環境で同時に、作動し得る。このように、本発明による装置は一般的に、高度に自動化された生産環境において、限定されずに例えば自動車産業、鉱業、鉄鋼産業などにおいて有用となり得る。本発明による装置は、例えば２Ｄ撮像、レーダ、超音波、ＩＲなど他のセンサと組み合せて、品質管理またはその他の目的など、生産における品質管理にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、マイクロメートル範囲からメートル範囲まで、製品の表面の均一性または規定寸法の順守調査のためなど、表面品質の評価に使用することができる。他の品質管理用途も実現可能である。製造環境において、本発明による装置は、大量の廃棄物を避けるために、食品または木材など複雑な三次元構造を有する天然物を加工するために特に有用である。さらに、本発明による装置は、タンクやサイロなどの充填レベルを監視するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、自動光学検査などで、欠落部品、不完全な部品、緩んでいる部品、または低品質部品の検査などの複雑な製品検査、例えばプリント回路基板に関連する検査、組立品または部分組立品の検査、工学的構成要素の検証、エンジン部品検査、木材品質検査、ラベル検査、医療用具検査、製品配向検査、包装検査、食品包装検査などに使用され得る。
【０１２７】
さらに、本発明による装置は車両、列車、航空機、船舶、宇宙船および他の交通用途にも使用され得る。このように、交通用途の分野においては上述の用途に加え、航空機や車両などのための受動型追跡システムも挙げることができる。本発明による少なくとも１つの検出器など、本発明による少なくとも１つの装置は、移動中の物体の速度および／または方向の監視のために使用することが実現可能である。具体的に、陸地、海および宇宙空間を含む空における高速移動中の物体の追跡が挙げられる。具体的に、本発明による少なくとも１つの検出器など、本発明による少なくとも１つの装置は、固定型および／または移動型の装置に取り付けることができる。本発明による少なくとも１つの装置の出力信号を、例えば他の物体の自律移動または誘導移動のための誘導機構と組み合わせることができる。したがって、追跡物体と操作物体の間で衝突を回避するためまたは衝突を可能にするための用途が実現可能である。本発明による装置は、要求される計算能力が低いことと瞬時に応答することにより、および、レーダなど能動型システムと比較して検出および妨害がより困難な検出システムの受動的性質により、一般的に有用かつ有利である。本発明による装置は、例えば速度制御装置や航空交通制御装置に特に有用であるが、これらに限られるわけではない。さらに、本発明による装置は、有料道路の自動料金徴収システムでも使用され得る。
【０１２８】
本発明による装置は、一般に受動的用途に使用することができる。受動的な用途としては、港や危険な場所にある船舶、および着陸時または発進時の航空機に対するガイダンスがある。この場合、精密な誘導のため、固定型の既知の能動的標的が使用され得る。鉱山用車両など、危険であるが明白に定められているルートを走行する車両にも同じものを使用することができる。さらに、本発明による装置は、自動車、列車、飛行物体、動物など、急速に接近する物体の検出にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、物体の速度または加速度を検出するため、あるいは、物体の時間に依存する１つまたは複数の位置、速度、加速度を追跡することにより物体の動きを予測するために使用できる。
【０１２９】
さらに、上で概説したように、本発明による装置はゲームの分野で使用することができる。したがって、本発明による装置は、動きをその内容に組み込むソフトウェアと組み合わせた動きの検出など、同じまたは異なるサイズ、色、形状などの複数のオブジェクトとともに使用するために受動的であり得る。特に、アプリケーションは、グラフィック出力に動きを実行するのに適している。さらに、コマンドを与えるための本発明による装置の用途が適用可能である、例えばジェスチャまたは顔認識のために本発明による１つまたは複数の装置を使用することなどである。本発明による装置は、暗い場所や周囲の状況を改善する必要があるその他の状況の下で動作するために能動システムと組み合わせることができる。追加的または代替的に、本発明による１つまたは複数の装置と１つまたは複数のＩＲまたはＶＩＳ光源との組み合わせが可能である。本発明による検出器と特別な装置との組み合わせもまた可能であり、該組み合わせは、システムおよびそのソフトウェアにより、限定されないが例えば、特別な色、形状、他の機器との相対位置、動きの速さ、光、装置の光源を変調するために使用される周波数、表面の性質、使用材料、反射特性、透明度、吸収特性などにより容易に区別される。該装置は、他の可能性の中でも特に、スティック、ラケット、クラブ、銃、ナイフ、ホイール、指輪、ステアリングホイール、ボトル、ボール、ガラス、花瓶、スプーン、フォーク、立方体、サイコロ、フィギュア、人形、テディ、ビーカー、ペダル、スイッチ、グローブ、宝石、楽器、または、ピック、ドラムスティックなどの楽器を演奏するための補助装置などに似せることができる。他の選択肢も可能である。
【０１３０】
さらに、本発明による装置は、高温またはさらなる発光プロセスなどにより、それ自体で発光する物体を検出および／または追跡するために使用することができる。発光部は、排気流などであってもよい。さらに、本発明による装置は、反射物体を追跡し、これらの物体の回転または方向を分析するのに使用することができる。
【０１３１】
さらに、本発明による装置は、一般に、建築、建設および地図作成の分野で使用することができる。したがって、一般に、本発明による１つまたは複数の装置は、例えば田舎や建物の環境領域を測定および／または監視するために使用することができる。このように一般に、本発明による１つ以上の装置は、環境エリア、例えば地方または建物を計測および／またはモニターすることができる。その中で、本発明による１つまたは複数の装置は、他の方法および装置と組み合わされあるいは単独で、建築プロジェクト、変化する対象物、家などの進捗および正確さを監視するために使用されてもよい。本発明による装置は、部屋、街路、家、コミュニティまたは風景の地図を構築するために、地上または空中からスキャンされた環境の三次元モデルを生成するために使用され得る。潜在的可能な適用分野は、建築、地図作成、不動産管理、土地調査などであり得る。一例として、本発明による装置はドローンやマルチコプターなど飛行可能な乗り物に使用し、建物、煙突、生産拠点、畑などの農業生産環境、生産プラントまたは風景を監視するために、救助活動を支援するために、危険な環境での仕事を支援するために、屋内または屋外の燃える場所で消防隊を支援するために、１人以上の人や動物や移動物体を見つけたり監視したりするために、スキーやサイクリングなどのスポーツをしている1人以上の人を追跡して記録するドローン（これは、ヘルメット、マーク、ビーコン装置などをたどることで実現できる）などの娯楽目的のために、使用することができる。本発明による装置は、障害物を認識すること、所定の経路をたどること、縁、パイプ、建物などをたどること、または環境の地球なまたは地域の地図を記録することに使用することができる。さらに、本発明による装置は、室内または屋外でのドローンの位置特定および位置決めのため、気圧センサが十分に正確でない屋内でドローンの高さを安定させるため、またはいくつかのドローンの協調運動や空中での充電または燃料補給など複数のドローンの相互作用のために使用することができる。
【０１３２】
さらに、本発明による装置は、相互接続するためにＣＨＡＩＮ（Ｃｅｄｅｃ  Ｈｏｍｅ  Ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ  Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｔｉｏｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のような家電の相互接続ネットワーク内で使用されてもよく、自動化、例えばエネルギーまたは負荷管理などの家庭内の基本的な機器関連サービスの管理、リモート診断、ペット関連電化製品、子供用電化製品、子ども監視、電化製品関連の監視、高齢者または病気の人への支援またはサービス、ホームセキュリティおよび／または監視、電化製品操作のリモートコントロール、自動メンテナンスサポートのために使用されてよい。さらに、本発明による装置は、空調システムなどの暖房または冷房システムにおいて、特に１人または複数の人の位置に応じて、部屋のどの部分を特定の温度または湿度にするべきかを突き止めるために使用され得る。さらに、本発明による装置は、家事に使用することができるサービスロボットまたは自律型ロボットなど、家庭用ロボットにおいても使用され得る。本発明による装置は、さまざまな目的に例えば、衝突回避、環境地図の作成、ユーザ識別、特定のユーザに対するロボット性能の個人化、セキュリティ目的またはジェスチャまたは顔認識用に使用され得る。一例として、本発明による装置は、ロボット掃除機、床洗浄ロボット、乾拭きロボット、衣類のアイロン掛け用ロボット、動物用トイレロボット、猫用トイレロボットなど、侵入者を検出するセキュリティロボット、芝刈りロボット、自動プール洗浄機、雨樋洗浄ロボット、窓洗浄ロボット、おもちゃのロボット、テレプレゼンスロボット、移動能力が低い人々に付き添いを提供するソーシャルロボット、または手話または手話を音声に変換するための翻訳および音声ロボットにおいて使用され得る。高齢者など移動能力が低い人々の分野において、本発明による装置を有する家庭用ロボットは、物体の拾上げ、物体の運搬、そして物体やユーザとの安全な方法での相互交流のために使用され得る。さらに、本発明による装置は、危険な物質または物体を扱うロボット、または危険な環境で働くロボットにも使用され得る。非限定的な一例として、本発明による装置は、化学物質または放射性物質など危険物、特に災害発生後の危険物、あるいは地雷、不発弾など他の危険物または潜在的危険物を扱うため、あるいは燃えている物体の近くまたは被災地の付近など安全ではない環境内での作業やその調査において運転するため、あるいは空中、海中、地下などでの有人または無人での救出活動のため、ロボットまたは無人遠隔制御型車両に使用され得る。
【０１３３】
さらに、本発明による装置は、家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置、例えば冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、窓のブラインドまたはシャッター、家庭用警報器、空調機器、暖房機器、テレビ、オーディオ装置、スマートウォッチ、携帯電話、電話機、食器洗浄機、ストーブなどにおいて、人の存在の検出、装置の内容または機能の監視、あるいは人と対話および／または人に関する情報を他の家庭用機器、モバイル機器または娯楽装置と共有するためにも使用され得る。ここで、本発明による装置は、家事または作業などにおいて、例えば物体を保持、運搬または拾い上げるための装置内に、あるいは環境内の障害物を知らせるために適合された光学信号および／または音響信号を伴う安全システムにおいて、高齢者または障害者、全盲または視覚障害者を支援するために使用され得る。
【０１３４】
本発明による装置はさらに、農業分野において、例えば害虫、雑草および／または菌類や昆虫によって全体または部分的に感染する可能性のある作物植物の感染の検出および選別にも使用され得る。さらに、作物を収穫するために、本発明による装置は、そうでなければ収穫装置によって害される可能性があるシカなどの動物を検出するために使用することができる。さらに、本発明による装置は、畑または温室内の植物の成長を監視するために、特に畑または温室内の所与の地域さらには所与の植物のための水または肥料または作物保護製品の量を調整するために使用することができる。さらに、農業バイオテクノロジーでは、本発明による装置は、植物の大きさおよび形状を監視するのに使用することができる。
【０１３５】
さらに、本発明による装置は、化学物質または汚染物質を検出するセンサ、電子嗅覚チップ、バクテリアまたはウイルスなどを検出する微生物センサチップ、ガイガーカウンタ、触覚センサ、熱センサなどと組み合わせることもできる。これは例えば危険または困難な作業、例えば感染性の高い患者の治療、きわめて危険な物質の取扱いまたは除去、高放射能区域または化学物質漏出など高度汚染区域の浄化、または農業での害虫駆除のために構成されるスマートロボットの構築に使用され得る。
【０１３６】
本発明による１つまたは複数の装置はさらに、物体のスキャンのために、例えばＣＡＤまたは同様のソフトウェアと組み合わせて、例えば積層造形および／または３Ｄプリンティング向けにも使用され得る。その中で、本発明による装置の高い寸法精度は、例えばｘ方向、ｙ方向またはｚ方向において、またはこれらの方向の任意の組み合わせで、例えば同時に利用され得る。これに関して、反射光または散乱光を提供し得る表面上の照射スポットの検出器からの距離の決定を、照射スポットから光源までの距離とは実質的に無関係に行うことができる。本発明におけるこの特性は、三角測量または飛行時間（ＴＯＦ）法などの既知の方法、つまり照射源と照射スポットとの間の距離は、検出器と照明スポットの間の距離を決定するために既知であるかまたは帰納的に計算されなければならない既知の方法とは対照的である。これとは対照的に、本発明による検出器の場合、スポットが適度に照らされていれば十分であり得る。さらに、本発明による装置は、それらが固体面を含むか液体面を含むか否かに関わらず、金属面のような反射面をスキャンするために使用することができる。さらに、本発明による装置は例えばパイプライン検査ゲージなど、検査および保守にも使用され得る。さらに、生産環境において、本発明による装置は、天然物など明確に定義されていない形状の物体を扱う作業、例えば野菜または他の自然生産物の形状またはサイズによる分類、あるいは加工工程に必要とされる精度よりも低い精度で製造された肉または物体などの生産物の切断にも使用され得る。
【０１３７】
さらに、本発明による装置は、車両またはマルチコプターなどを例えば屋内空間または屋外空間経由で自律移動または部分自律移動させることを可能にするための、局所ナビゲーションにも使用され得る。非限定的な一例として、物体を拾い上げ、それらを様々な位置に配置するために、自動化された貯蔵施設を通って移動する車両が含まれる。屋内ナビゲーションはさらに、商店街、小売店舗、博物館、空港または駅において、モバイル商品、モバイル装置、手荷物、顧客または従業員の位置の追跡、または地図上での現在位置など場所特定情報、または販売された物品に関する情報をユーザへ提供するためなどにも使用され得る。
【０１３８】
さらに、本発明による装置は、例えば速度、傾斜、接近中の障害物、道路の凹凸、またはカーブなどのモニタリングによる自動二輪車の運転支援といった自動二輪車の安全運転の確保するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、列車または路面電車の衝突回避にも使用され得る。
【０１３９】
さらに、本発明による装置は、物流プロセスを最適化するための、例えば包装物または小包をスキャンするためのような携帯型装置に使用され得る。さらに、本発明による装置はさらなる携帯型装置、例えば個人用買物装置、ＲＦＩＤリーダ、病院または医療環境における使用、あるいは患者または患者の健康に関連する情報の入手、交換または記録するための医療用携帯型装置、あるいは小売環境または医療環境向けのスマートバッジなどに使用され得る。上記で概説のとおり、本発明による装置はさらに、製造、品質管理または識別用途、例えば生産物識別またはサイズ識別（最適な場所または包装を見つけるため、無駄を減らすためなど）にも使用され得る。さらに、本発明による装置は物流用途に使用され得る。したがって、本発明による装置は、積載または包装容器または車両の最適化に使用され得る。さらに、本発明による装置は、製造分野における表面損傷のモニタリングまたは制御、レンタル車両などレンタル物品のモニタリングまたは制御、および／または損害保険額の査定など保険用途にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、最適な材料の取扱いなど、特にロボットとの組合せにおける、材料、物体または道具のサイズの識別に使用され得る。さらに、本発明による装置は、タンクの充填レベル観察など、生産の工程管理に使用され得る。さらに、本発明による装置は、タンク、パイプ、反応器、器具など、限定されるものではないが、生産用資産の保守にも使用され得る。さらに、本発明による装置は３Ｄ品質マークの分析にも使用され得る。さらに、本発明による装置は、歯のインレー、歯列矯正具、義歯、衣類などのテーラーメード商品の製造にも使用され得る。本発明による装置は、１つまたは複数の３Ｄプリンタと組み合わせて、３Ｄラピッドプロトタイピング、３Ｄコピーなどにも使用され得る。さらに、本発明による装置は、例えば海賊品対策や偽造防止目的に、１つまたは複数の物品の形状を検出するために使用され得る。
【０１４０】
さらに、本発明による装置はジェスチャ認識の分野で使用され得る。この分野で、本発明による装置と組み合わせたジェスチャ認識は、身体の動き、身体の部分の動きまたは物体の動きを介して情報を機械に送信するためのヒューマンマシンインターフェースとして使用され得る。ここで、情報は、好ましくは、例えば特に指のように、物体を指さすことによって、例えば聴覚障害者のために手話に利用すること、手を振って数字、承認、不承認などのサインをすることなど、手を振ることによって、誰かに近づくように、離れるように、または、誰かに挨拶したり、物を押したり、物を取ったりするよう頼む場合、あるいはスポーツや音楽の分野では、例えばウォームアップのような手または指の運動など手または手の部分の動きを介して送信され得る。さらに、情報は、腕または脚の動き、例えば腕や足や両腕や両足や腕と足の組合せによる回転、蹴り、掴み、ねじり、回転、スクロール、ブラウジング、押し、曲げ、パンチ、揺すりによって伝達され、娯楽や運動や機械の訓練機能などスポーツや音楽などの目的のために伝達される。さらに、情報は全身または身体の主要部位の動作、例えばジャンプ、回転、あるいは空港で使用される手話、または交通警察による「右折」、「左折」、「進め」、「徐行」、「停車」、「エンジンを停止」などの情報を伝達するための複雑なサイン作り、あるいは泳ぐ真似、飛び込む真似、走る真似、射撃する真似など複雑な仕草、あるいはヨガ、ピラティス、柔道、空手、ダンス、またはバレエなどにおける複雑な動作または身体位置によって伝達され得る。さらに、情報は、例えば、コンピュータプログラムで仮想ギターの機能を制御するために模擬ギターを使用すること、コンピュータプログラムで仮想ギター機能を制御するために本物のギターを使用すること、電子書籍を読んだり、ページを移動したり、仮想ドキュメントを閲覧したりするために、実際の書籍または模擬書籍を使用すること、コンピュータプログラムで描画するために本物のペンまたは模擬ペンを使用することなど、本物の装置または模擬装置を使用して模擬装置に対応する仮想装置を制御することにより、情報を送信することができる。さらに、情報の伝達は例えば音、振動または動きなど、ユーザへのフィードバックに連動され得る。
【０１４１】
音楽および／または楽器の分野では、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、練習目的、楽器の制御、楽器の録音、モックアップ楽器の使用による音楽の演奏または録音のために、または例えば、ノイズを回避するため、または録音を行うため、または練習、運動、記録、または娯楽目的などで、仮想オーケストラ、アンサンブル、バンド、ビッグバンド、聖歌隊などを行うために、エアギターを演奏するなど単に楽器の存在を装うことによって使用することができる。
【０１４２】
さらに、安全性および監視の分野において、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、人の動作プロファイルの認識に使用され、例えば歩行または身体の動きによって人を認識するため、または、本人確認のサインや本人確認の動きなどアクセスまたは認証制御のための手のサインまたは動きまたは身体部分または全身のサインまたは動きの認識に使用され得る。
【０１４３】
さらに、スマートホーム用途またはモノのインターネットの分野で、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、ホームアブリケーションおよび／または家庭用装置を相互に接続するネットワークの一部である家庭用装置、例えば冷蔵庫、セントラルヒーティング、空調、電子レンジ、製氷機または湯沸かし器など、あるいは娯楽装置、例えばテレビジョンセット、スマートフォン、ゲームコンソール、ビデオレコーダー、ＤＶＤプレーヤ、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレット、またはこれらの組み合わせ、または家庭用装置と娯楽装置の組み合わせ、の中央制御または非中央制御用に使用されことができる。
【０１４４】
さらに、仮想現実または拡張現実の分野で言えば、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、仮想現実アプリケーションまたは拡張現実アプリケーションの動きの制御または機能の制御、例えばサイン、ジェスチャ、身体の動きまたは身体部位の動きなどを使用するゲーム、仮想世界の中で移動するゲーム、仮想物体を操作するゲーム、スポーツ、芸術、工芸、音楽を練習するまたは演じるゲーム、または、ボール、チェス駒、碁石、楽器、道具、ブラシなどの仮想物体を使用するゲームにおけるプレイおよび制御などに使用され得る。
【０１４５】
さらに、医療の分野では、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、リハビリテーション訓練、遠隔診断のサポート、または手術もしくは治療をモニタリングまたは調査し、医療画像を医療装置の位置に重ねて表示すること、例えば、磁気共鳴断層撮影法またはＸ線撮影などからの予め記録された医用画像を、外科手術または治療中に記録された内視鏡または超音波などからの画像と重ねて表示することに使用され得る。
【０１４６】
さらに、製造および工程自動化の分野では、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、ロボット、ドローン、無人自律車両、サービスロボット移動可能物体などを制御、教示、またはプログラムすること、例えばプログラミング、制御、製造、操作、補修または教示などの目的に、あるいは安全上の理由、または保守目的のためなどの物体または領域の遠隔操作に使用され得る。
【０１４７】
さらに、ビジネスインテリジェンスメトリクスの文脈では、ジェスチャ認識と組み合わせた本発明による装置は、人数計数、顧客の動向調査、顧客が時間を費やすエリア、オブジェクト、顧客テスト、売上高、プローブ調査などに使用することができる。
【０１４８】
さらに、本発明による装置は日曜大工またはプロ用の道具の分野では、特に電動式またはモーター駆動式または動力工具、例えば穴あけ機械、鋸、のみ、ハンマー、レンチ、ステープルガン、ディスクカッター、金属鋏および金属ニブラー、アングルグラインダー、ダイグラインダー、ドリル、ハンマードリル、ヒートガン、レンチ、サンダース、彫刻機、釘打機、糸鋸、ビスケットジョイナー、木材ルーター、かんな、ポリッシャー、タイルカッター、ワッシャ、ローラー、ウォールチェイサー、旋盤、インパクトドライバー、ジョインター、ペイントローラー、スプレーガン、モーティマー、または溶接機などに、特に製造時の精度補助、最低または最大距離の維持、または安全対策のために目的に使用され得る。
【０１４９】
さらに、本発明による装置は視覚障害者を補助するために使用され得る。さらに、本発明による装置は、小売環境、医療用途、生産環境などで使用される可能性がある衛生上の理由などで直接環境を回避するためにタッチスクリーンで使用することができる。さらに、本発明による装置は農業生産環境において、例えば安定洗浄ロボット、採卵機、搾乳機、収穫機、農機具、刈り取り機、フォワーダ、コンバイン収穫機、トラクター、耕運機、鋤、石抜き機、馬鋤、ストリップティル、ばらまき機、ジャガイモ種蒔き機などの種蒔き機、肥料拡散機、噴霧器、スプリンクラーシステム、スワサー、ベイラ−、ローダー、フォークリフト、芝刈り機などに使用され得る。
【０１５０】
さらに、本発明による装置は、子供または障害者など、コミュニケーション能力または可能性が限られている人または動物のための、衣類、靴、眼鏡、帽子、人工補綴物、歯列矯正具を選択および／または適合に使用できる。さらに、本発明による装置は倉庫、物流、流通、輸送、荷物の積み降ろし、スマート製造、第４次産業革命などの分野で使用され得る。さらに、製造の分野では、本発明による装置は加工、分注、曲げ加工、材料処理などの状況で使用され得る。
【０１５１】
本発明による装置は１つまたは複数の他の種類の測定装置と組み合わせてもよい。このように、本発明による装置は例えば飛行時間（ＴＯＦ）検出器、ステレオカメラ、ライトフィールドカメラ、ライダ、レーダ、ソナー、超音波検出器または干渉分光法など、１つまたは複数の他の種類のセンサまたは検出器と組み合わせてもよい。本発明による装置を１つまたは複数の他の種類のセンサまたは検出器と組み合わせるとき、本発明による装置および少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器は、本発明による装置が少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器から分離している形で、独立した装置として設計され得る。代替的に、本発明による装置および少なくとも１つのさらなるセンサまたは検出器は、完全にまたは部分的に一体化されてもよく、または単一の装置として設計されてもよい。
【０１５２】
このように、非限定的な一例として、本発明による装置はさらにステレオカメラをも含み得る。ここで使用されるとき、ステレオカメラは、少なくとも２つの異なる視点からシーンまたは物体の画像を捕捉するように設計されているカメラである。このように、本発明による装置は少なくとも１つのステレオカメラと組み合わせてもよい。
【０１５３】
ステレオカメラは当業者にとって一般的に既知であることから、ステレオカメラの機能は一般的に当該技術分野において知られている。本発明による装置との組み合わせは追加の距離情報を提供することができる。したがって、本発明による装置は、ステレオカメラの情報に加えて、ステレオカメラによって捕捉されたシーン内の少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を提供するように適合され得る。例えばステレオカメラの使用によって行われた三角測量測定を評価することによって得られる距離情報のような、ステレオカメラによって提供される情報は、本発明による装置を用いて校正および／または検証されてもよい。このように、一例として、ステレオカメラは、三角測量測定を使用することなどによって、少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する少なくとも１の第１の情報項目を提供することに使用され、本発明による装置は、少なくとも１つの物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの第２の情報項目を提供することに使用されることができる。第１の情報項目と第２の情報項目は、測定の精度を向上させる目的で使用され得る。このように、第１の情報項目は、第２の情報項目を校正するために使用されてもよく、またその逆でもよい。結果的に、本発明による装置は、一例として、ステレオカメラおよび本発明による装置を有するステレオカメラシステムを形成し得、ステレオカメラシステムは本発明による装置により提供される情報を使用して、ステレオカメラによって提供される情報を校正するよう適合される。
【０１５４】
したがって、追加的にまたは代替的に、本発明による装置は、ステレオカメラによって提供される第１の情報項目を補正するために、本発明による装置によって提供される第２の情報項目を使用するよう適応され得る。追加的にまたは代替的に、本発明による装置は、ステレオカメラの光学的歪みを補正するために、本発明による装置によって提供される第２の情報項目を使用するよう適応され得る。さらに、本発明による装置は、ステレオカメラによって提供されるステレオ情報を計算するように適合させることができ、本発明による装置によって提供される情報の第２の項目は、ステレオ情報の計算を高速化するために使用できる。
【０１５５】
一例として、本発明による装置は、ステレオカメラを校正するために、本発明による装置によって捕捉されたシーン内の少なくとも１つの仮想オブジェクトまたは実物オブジェクトを使用するように適合されてもよい。一例として、１つまたは複数の物体および／または領域および／またはスポットは、校正に使用され得る。一例として、少なくとも１つの物体またはスポットの距離は、本発明による装置を使用することによって決定することができ、ステレオカメラによって提供される距離情報は、本発明による装置を使用して決定された距離を使用することによって校正され得る。例えば、本発明による装置における少なくとも１つの活性光スポットが、ステレオカメラの校正点として使用され得る。一例として、この活性光スポットは画像内で自由に移動し得る。
【０１５６】
本発明による装置は、アクティブ距離センサによって提供される情報を使用することによってステレオカメラを連続的または不連続的に校正するよう適合され得る。このように、一例として、校正は周期的、連続的または時折発生し得る。
【０１５７】
さらに、典型的なステレオカメラは、物体の距離に依存する測定誤差または不確実性を示す。この測定誤差は、本発明による装置によって提供される情報と組み合わせると低減され得る。
【０１５８】
ステレオカメラと他の種類の距離センサとの組み合わせは、当該技術分野において一般的に既知である。したがって、Ｄ．Ｓｃａｒａｍｕｚｚａらによる「ＩＥＥＥ／ＲＳＪ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｒｏｂｏｔ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ」ＩＲＯＳ  ２００７，４１６４−４１６９頁は、カメラおよび自然なシーンからの３Ｄレーザ距離計の外的な自己校正を開示している。同様に、Ｄ．Ｋｌｉｍｅｎｔｊｅｗらによる「ＩＥＥＥ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｍｕｌｔｉｓｅｎｓｏｒ  Ｆｕｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ」（ＭＦＩ），  ２３６−２４１頁，２０１０では、物体認識のためのカメラと３Ｄレーザ距離計のマルチセンサ融合が開示されている。当業者に理解されるように、当技術分野で知られているこれらの構成におけるレーザ距離計は、これらの先行技術文献によって開示されている方法および利点を変更することなく、本発明による少なくとも１つの装置によって単に置き換えまたは補完することができる。潜在的に可能なステレオカメラの構成については、これらの先行技術文献を参照することができる。さらに、少なくとも１つの任意のステレオカメラにおける他の構成および実施形態も実現可能である。
【０１５９】
好ましくは、光検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システム、カメラと検出器の種々の使用、特に転送装置、横方向光センサ、評価装置および該当する場合は縦方向光センサ、変調装置、照射源および撮像装置に関し、特に潜在的に可能な材料、構成、およびさらなる詳細に関しては、ＷＯ  ２０１２／１１０９２４Ａ１、ＵＳ２０１２／２０６３３６Ａ１、ＷＯ  ２０１４／０９７１８１Ａ１、ＵＳ２０１４／２９１４８０Ａ１、ＷＯ  ２０１６／１２０３９２Ａ１のうちの1つまたは複数を参照することができ、これらの全ての全内容は参照により本明細書に含まれる。
【０１６０】
上述の検出器、方法、ヒューマンマシンインターフェース、および娯楽装置、ならびに提案された使用は、従来技術に対してかなりの利点を有する。したがって、一般に、空間内の少なくとも１つの物体の位置を正確に決定するための単純であるが効率的な検出器が提供される。その中で、一例として、物体または物体の一部の三次元座標は、迅速かつ効率的な方法で決定され得る。熱電ユニットの更なる特別な利点は、検出器が室温で動作することができる結果、検出器が冷却されずに、従って冷却システムを使用することを余儀なくされることなく、合理的で低ノイズの信号を達成するための検出を可能にすることである。
【０１６１】
当技術分野で知られている装置と比較して、提案されている検出器は、特に検出器の光学構成に関して高度の単純さを提供する。この高度の単純さは、高精度測定の可能性と組み合わせて、特にヒューマンマシンインターフェースにおける、より好ましくは、ゲーム、追跡、走査、および立体視における機械制御に特に適している。このように、費用効率の高い娯楽装置が多数のゲーミング、娯楽、追跡、スキャン、および立体視の使用のために提供され得る。
【０１６２】
要約すると、本発明の文脈において、以下の実施形態が特に好ましいと考えられる。
【０１６３】
実施形態１：少なくとも１つの物体を光学的に検出するための検出器であって、
少なくとも１つのセンサ領域を有し、光ビームによる前記センサ領域の照射に依存して少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計され、前記縦方向センサ信号は前記照射の総出力が同じである場合に前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、前記センサ領域は、少なくとも１つの熱電ユニットであるか、またはそれを含み、前記熱電ユニットは、前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射の際に、前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方の結果として前記縦方向センサ信号を生成するよう設計されている、少なくとも１つの縦方向光センサと、
前記縦方向センサ信号を評価することにより前記物体の縦方向の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている、少なくとも１つの評価装置と、を含む検出器。
【０１６４】
実施形態２：前記熱電ユニットが、熱電材料または熱電装置のうちの少なくとも１つを含む実施形態１に記載の検出器。
【０１６５】
実施形態３：前記熱電材料が少なくとも１つの焦電材料を含む実施形態２に記載の検出器。
【０１６６】
実施形態４：前記焦電材料内の温度の時間的変動が、前記縦方向センサ信号を生成するように設計される実施形態３に記載の検出器。
【０１６７】
実施形態５：前記縦方向センサ信号が前記焦電材料にかかる電圧の変化を含む実施形態４に記載の検出器。
【０１６８】
実施形態６：前記焦電材料が、無機焦電材料または有機焦電物質のうちの少なくとも１つを含む実施形態５に記載の検出器。
【０１６９】
実施形態７：前記無機焦電材料が極性結晶構造を含む実施形態６に記載の検出器。
【０１７０】
実施形態８：前記無機焦電材料は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、硝酸セシウム（ＣｓＮＯ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３、ここで０＜ｘ＜１；ＰＺＴ）、それらの混合物および／またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも１つを含む実施形態６または７に記載の検出器。
【０１７１】
実施形態９：前記有機焦電気物質は、ポリフッ化ビニル、フェニルピリジン誘導体、フタロシアニンコバルト、Ｌ−アラニン、硫酸トリグリシン、それらの混合物および／またはそれらのドープ変形、のうちの少なくとも１つを含む実施形態６から８のいずれかに記載の検出器。
【０１７２】
実施形態１０：前記焦電材料は、１．５μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍの波長を有する光ビームによる前記センサ領域の照射時に前記縦方向センサ信号を生成するように設計される実施形態４から９のいずれかに記載の検出器。
【０１７３】
実施形態１１：前記焦電材料が焦電材料の層として設けられる実施形態４から１０のいずれかに記載の検出器。
【０１７４】
実施形態１２：前記層が、１ｎｍから２ｍｍ、好ましくは２ｎｍから１ｍｍ、より好ましくは２ｎｍから０．５ｍｍの厚さを示す実施形態１１に記載の検出器。
【０１７５】
実施形態１３：少なくとも２つの電極が前記焦電材料の層と接触し、前記少なくとも２つの電極は、前記層の異なる位置に付着される実施形態１１または１２に記載の検出器。
【０１７６】
実施態様１４：前記少なくとも２つの電極は前記層の同じ側に付着される実施形態１３に記載の検出器。
【０１７７】
実施形態１５：前記焦電材料の少なくとも１つの層が少なくとも１つの基板に直接的または間接的に付着される実施形態１３または１４に記載の検出器。
【０１７８】
実施形態１６：基板は絶縁性基板である実施形態１４または１５に記載の検出器。
【０１７９】
実施形態１７：前記基板が、１．５μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍの波長にわたって少なくとも部分的に透明または半透明である実施形態１５または１６に記載の検出器。
【０１８０】
実施形態１８：前記縦方向光センサの前記センサ領域が前記焦電材料の前記層の表面によって形成され、前記表面が前記物体に向いているか、または物体と逆に向いている実施形態１１から１７のいずれかに記載の検出器。
【０１８１】
実施態様１９：前記縦方向光センサの前記センサ領域が正確に１つの連続するセンサ領域であり、前記縦方向光センサ信号が前記センサ領域全体にわたり均一なセンサ信号である実施形態１１から１８のいずれかに記載の検出器。
【０１８２】
実施態様２０：前記熱電装置は、少なくとも１つの熱電対を含み、前記熱電対は少なくとも２つの異なる種類の導電体を含み、前記異なる種類の導電体は、少なくとも２つの空間的に分離された電気接点を形成するように設計され、前記少なくとも１つの空間的に分離された電気接点の間の温度差に応じて、前記空間的に分離された電気接点間に電圧が発生する実施形態２に記載の検出器。
【０１８３】
実施形態２１：前記熱電装置が少なくとも２つの熱電対を含み、前記少なくとも２つの熱電対が直列に配置される実施形態２０に記載の検出器。
【０１８４】
実施形態２２：前記熱電装置が多数の熱電対（熱電対列）を含み、前記多数の熱電対が直列に配置されている実施形態２１に記載の検出器。
【０１８５】
実施形態２３：前記熱電対列が、２から１０００個の前記熱電対、好ましくは５から５００個の前記熱電対、最も好ましくは１０から１２０個の前記熱電対を含む実施形態２２に記載の検出器。
【０１８６】
実施形態２４：前記熱電対内の温度の空間的変動が、前記縦方向センサ信号を生成するように設計される実施形態２０から２３のいずれかに記載の検出器。
【０１８７】
実施形態２５：前記縦方向センサ信号が、前記熱電対内の温度の空間的変動に比例する出力電圧を含む実施形態２４に記載の検出器。
【０１８８】
実施形態２６：前記熱電対内の温度の前記空間的変動は、局所的な温度差または温度勾配を含む実施形態２０から２５のいずれかに記載の検出器
実施形態２７：前記光ビームが第１種の電気接点（熱接点）を照射するように設計された様式で前記熱電対が前記センサ領域内に配置され、第２種の電気接点（冷接点）が吸熱源に接続される、実施形態２６に記載の検出器。
【０１８９】
実施形態２８：前記縦方向センサ信号は、前記熱電対内の前記第１種の電気接点と前記第２種の電気接点との間の出力電圧を含む実施形態２７に記載の検出器。
【０１９０】
実施形態２９：前記出力電圧は、前記熱電対における前記第１種の電気接点と前記第２種の電気接点との間の温度の変動に比例する実施形態２８に記載の検出器。
【０１９１】
実施形態３０：前記導電体は、導電性材料の薄膜を含む実施形態２０から２９のいずれかに記載の検出器。
【０１９２】
実施形態３１：前記少なくとも１つの熱電対の前記センサ領域が、０．０１ｍｍ２から１００ｍｍ２、好ましくは０．０３ｍｍ２から３０ｍｍ２の活性領域を示す実施形態３０に記載の検出器。
【０１９３】
実施形態３２：前記導電体は、ｎ型導電材料とｐ型導電材料の交互配置を呈する実施形態２０から３１のいずれかに記載の検出器。
【０１９４】
実施形態３３：前記ｎ型導電材料は、Ｓｂまたはｎ型Ｓｉのうち少なくとも一方を含む実施形態３２に記載の検出器。
【０１９５】
実施形態３４：前記ｐ型導電材料は、Ｂｉ、Ａｕ、Ａｌ、またはｐ型Ｓｉのうちの少なくとも１つを含む実施形態３３に記載の検出器。
【０１９６】
実施形態３５：前記検出器が基板を含む実施形態２０から３４のいずれかに記載の検出器。
【０１９７】
実施形態３６：前記第１種の電気接点（熱接点）は、薄膜上に懸架されかつ前記基板から熱的に絶縁されたエネルギー吸収材で被覆されている実施形態３５に記載の検出器。
【０１９８】
実施形態３７：前記吸熱源は前記基板の区画であるかまたはそれを含む実施形態３５または３６に記載の検出器。
【０１９９】
実施形態３８：前記少なくとも１つの熱電対が、ＵＶ、可視、ＮＩＲ、中赤外、またはＦＩＲのスペクトル範囲の少なくとも１つの電磁放射を検出するように設計される実施形態２１から３７のいずれかに記載の検出器。
【０２００】
実施形態３９：前記少なくとも１つの熱電対は、ＵＶスペクトル範囲からＦＩＲスペクトル範囲までの電磁放射に対して平坦な応答を示し、前記平坦な応答は５０％未満の応答の変動を示す実施形態３８に記載の検出器。
【０２０１】
実施形態４０：少なくとも１つの光バンドパスフィルタをさらに有する実施形態３８または３９に記載の検出器。
【０２０２】
実施形態４１：前記光バンドパスフィルタが、選択された波長範囲に対してスペクトル感度を提供するように設計される実施形態４０に記載の検出器。
【０２０３】
実施形態４２：前記検出器が冷却されていない実施形態１から４１のいずれかに記載の検出器。
【０２０４】
実施形態４３：前記評価装置は、照射の幾何学形状と前記検出器に対する前記物体の相対位置との間の少なくとも１つの所定の関係から前記物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されており、好ましくは、照射の既知の出力を考慮し、かつ前記照射が変調される変調周波数を任意選択的に考慮する実施形態１から４２のいずれかに記載の検出器。
【０２０５】
実施形態４４：前記評価装置は、前記縦方向センサ信号を正規化し、前記光ビームの強度とは無関係に前記物体の前記縦方向位置に関する情報を生成するように適合される実施形態１から４３のいずれかに記載の検出器。
【０２０６】
実施形態４５：前記評価装置は、異なる縦方向センサの前記縦方向センサ信号を比較することにより、前記光ビームが拡がるか狭まるかを認識するように適合されている実施形態４４に記載の検出器。
【０２０７】
実施形態４６：前記評価装置は、前記少なくとも１個の縦方向センサ信号から前記光ビームの直径を決定することによって、前記物体の前記縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように適合されている実施形態１から４５のいずれかに記載の検出器。
【０２０８】
実施形態４７：前記評価装置は、前記物体の前記縦方向位置に関する情報の少なくとも１つの項目を決定するために、好ましくは、前記光ビームの伝播方向における少なくとも１つの伝播座標に対する前記光ビームのビーム径の既知の依存性から、および／または前記光ビームの既知のガウスプロファイルから、前記光ビームの前記直径を前記光ビームの既知のビーム特性と比較するように適合されている実施形態４６に記載の検出器。
【０２０９】
実施形態４８：前記検出器は、照射を変調するための少なくとも１つの変調装置をさらに有する実施形態１から４７のいずれかに記載の検出器。
【０２１０】
実施形態４９：前記検出器が、異なる変調の場合に少なくとも２つの前記縦方向センサ信号、特にそれぞれ異なる変調周波数における少なくとも２つのセンサ信号を検出するように設計され、前記少なくとも２つの縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体の前記縦方向位置に関する前記少なくとも１つの情報項目を生成するように設計される実施形態４８に記載の検出器。
【０２１１】
実施形態５０：前記縦方向光センサが、前記照射の総出力が同じである場合に前記縦方向センサ信号が前記照射の変調の変調周波数に依存するようにさらに設計される実施形態１から４９のいずれかに記載の検出器。
【０２１２】
実施形態５１：前記検出器が少なくとも２つの縦方向光センサを含む実施形態１から５０のいずれかに記載の検出器。
【０２１３】
実施形態５２：前記少なくとも２つの縦方向光センサが配列として配置される実施形態５１に記載の検出器。
【０２１４】
実施形態５３：前記縦方向光センサの配列は前記光軸に対して垂直に配置される実施形態５１または５２に記載の検出器。
【０２１５】
実施形態５４：少なくとも１つの照射源をさらに含む実施形態１から５３のいずれかに記載の検出器。
【０２１６】
実施形態５５：前記照射源は、少なくとも部分的に前記物体に接続されているおよび／または少なくとも部分的に前記物体と同一である照射源、前記物体を一次放射線で少なくとも部分的に照らすように設計される照射源、から選択される実施形態５４に記載の検出器。
【０２１７】
実施形態５６：前記光ビームは、前記物体上の前記一次放射線の反射によっておよび／または一次放射線によって刺激された前記物体自体による発光によって生成される実施形態５５に記載の検出器。
【０２１８】
実施形態５７：前記縦方向光センサの前記スペクトル感度が前記照射源のスペクトル範囲によってカバーされる実施形態５６に記載の検出器。
【０２１９】
実施形態５８：前記検出器がさらに少なくとも１つの転送装置を含み、前記転送装置が前記光ビームを前記光センサへと誘導するように適合される実施形態１から５７のいずれかに記載の検出器。
【０２２０】
実施形態５９：前記転送装置が、光学レンズ、鏡、ビームスプリッター、光学フィルタのうちの少なくとも１つを含む実施形態５８に記載の検出器。
【０２２１】
実施形態６０：さらに少なくとも１つの横方向光センサをも含み、前記横方向光センサが前記物体から前記検出器へ移動する前記光ビームの横方向位置を決定するように適合され、前記横方向位置が前記検出器の光軸に対して垂直な少なくとも１つの次元内の位置であり、前記横方向光センサが少なくとも１つの横方向センサ信号を生成するように適合され、前記評価装置が、前記横方向センサ信号を評価することによって前記物体の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するようにさらに設計される実施形態１から５９のいずれかに記載の検出器。
【０２２２】
実施形態６１：前記横方向光センサが少なくとも１つのさらなる熱電ユニットであるかまたはそれを含み、前記光ビームによって前記さらなる熱電ユニットが照射されると、前記さらなる熱電ユニットにおける温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも１つが、前記横方向センサ信号を生成するようにさらに設計される実施形態６０に記載の検出器。
【０２２３】
実施形態６２：前記さらなる熱電ユニットが、焦電材料に言及する実施形態のうちのいずれか１つに係る焦電材料を含む実施形態６１に記載の検出器。
【０２２４】
実施形態６３：前記焦電材料が焦電材料の層として提供される実施形態１から６２のいずれかに記載の検出器。
【０２２５】
実施形態６４：前記横方向光センサが前記焦電材料に接触する少なくとも２つの電極をさらに含み、前記電極が前記少なくとも１つの横方向センサ信号を提供するように設計されている実施形態６０から６３のいずれかに記載の検出器。
【０２２６】
実施形態６５：前記電極が分割電極であり、各前記分割電極が少なくとも２つの部分電極を含む実施形態６４に記載の検出器。
【０２２７】
実施形態６６：少なくとも４つの部分電極が設けられ、各前記部分電極が好ましくはＴ字形を含む実施形態６５に記載の検出器。
【０２２８】
実施形態６７：前記部分電極を通る電流が前記センサ領域内での前記光ビームの位置に依存する実施形態６５または６６に記載の検出器。
【０２２９】
実施形態６８：前記横方向光センサが、前記部分電極を通る電流に従って前記横方向センサ信号を生成するように適応される実施形態６７に記載の検出器。
【０２３０】
実施形態６９：前記検出器、好ましくは前記横方向光センサおよび／または前記評価装置が、前記部分電極を通る電流の少なくとも１つの比率から、前記物体の前記横方向位置に関する情報を導き出すよう適合される実施形態６７または６８に記載の検出器。
【０２３１】
実施形態７０：前記横方向光センサおよび前記少なくとも１つの縦方向光センサが、光軸に沿って移動する光ビームが前記横方向光センサと前記少なくとも１つの縦方向光センサの双方に衝突するように、前記光軸に沿って積層される実施形態６０から６９のいずれかに記載の検出器。
【０２３２】
実施形態７１：前記光ビームが続発的に前記横方向光センサと前記少なくとも１つの縦方向光センサを、またはその逆の順に通過する実施形態７０に記載の検出器。
【０２３３】
実施形態７２：前記光ビームが、前記縦方向光センサのうち少なくとも１つに衝突する前に前記横方向光センサを通過する実施形態７１に記載の検出器。
【０２３４】
実施形態７３：前記横方向センサ信号は電流および電圧またはそれらから導き出される任意の信号から成る群から選択される実施形態６１から７２のいずれかに記載の検出器。
【０２３５】
実施形態７４：前記検出器が少なくとも１つの撮像装置をさらに含む実施形態１から７３のいずれかに記載の検出器。
【０２３６】
実施形態７５：前記撮像装置が前記物体から最も遠い位置に位置する実施形態７４に記載の検出器。
【０２３７】
実施形態７６：前記撮像装置が不透明装置である実施形態７５に記載の検出器。
【０２３８】
実施形態７７：前記光ビームが前記撮像装置を照射する前に前記少なくとも１つの縦方向光センサを通過する実施形態７４から７６のいずれかに記載の検出器。
【０２３９】
実施形態７８：前記撮像装置がカメラを含む実施形態７４から７７のいずれかに記載の検出器。
【０２４０】
実施形態７９：前記撮像装置が、無機カメラ；モノクロムカメラ、マルチクロムカメラ；フルカラーカメラ；ピクセル化された無機チップ；ピクセル化された有機カメラ；ＣＣＤチップ、好ましくは多色ＣＣＤチップまたはフルカラーＣＣＤチップ；ＣＭＯＳチップ；ＩＲカメラ；ＲＧＢカメラのうち少なくとも１つを含む実施形態７４から７８のいずれかに記載の検出器。
【０２４１】
実施形態８０：先の実施形態のいずれかによる少なくとも２つの検出器を含む構成。
【０２４２】
実施形態８１：前記構成は、少なくとも１つの照射源をさらに含む実施形態７９または８０に記載の構成。
【０２４３】
実施形態８２：ユーザとマシンとの間の少なくとも１つの情報項目を交換するための、特に制御コマンドを入力するためのヒューマンマシンインターフェースであって、前記ヒューマンマシンインターフェースは、検出器に関する先の実施の形態のいずれかによる少なくとも１つの検出器を含み、前記ヒューマンマシンインターフェースは、前記検出器によって前記ユーザの幾何学的情報の少なくとも１つの項目を生成するように設計され、前記ヒューマンマシンインターフェースは、少なくとも１つの情報項目、特に少なくとも１つの制御コマンドを、前記幾何学的情報に割り当てるように設計されているヒューマンマシンインターフェース。
【０２４４】
実施形態８３：前記ユーザの前記幾何学的情報の少なくとも１つの項目は、前記ユーザの身体の位置、前記ユーザの少なくとも１つ身体部分の位置、ユーザの身体の向き、前記ユーザの身体の少なくとも１つの向きから成る群から選択される実施形態８２に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０２４５】
実施形態８４：前記ヒューマンマシンインターフェースは、前記ユーザに接続可能な少なくとも１つのビーコン装置を更に含み、前記ヒューマンマシンインターフェースは、前記検出器が前記少なくとも１つのビーコン装置の位置に関する情報を生成することができるように適合される実施形態８２または８３に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０２４６】
実施形態８５：前記ビーコン装置は、前記検出器に伝送される少なくとも１つの光ビームを生成するように適合された少なくとも１つの照射源を有する実施形態８４に記載のヒューマンマシンインターフェース。
【０２４７】
実施形態８６：少なくとも１つの娯楽機能、特にゲームを実行するための娯楽装置であって、ヒューマンマシンインターフェースに言及する先の実施形態のいずれかに係る少なくとも１つのヒューマンマシンインターフェースを含み、前記娯楽装置は、少なくとも１つの情報項目が前記ヒューマンマシンインターフェースにより前記プレーヤによって入力されることを可能にするように設計され、前記情報に従って前記娯楽機能を変更するように設計される娯楽装置。
【０２４８】
実施形態８７：少なくとも１つの移動可能な物体の位置を追跡するための追跡システムであって、前記追跡システムは、検出器に言及する先の実施形態のいずれかによる少なくとも１つの検出器を含み、前記追跡システムは、少なくとも１つの追跡コントローラをさらに含み、前記追跡コントローラは、特定の時点での前記物体の位置に関する少なくとも１つの情報項目をそれぞれ含む、前記物体の一連の位置を追跡するように適合される追跡システム。
【０２４９】
実施形態８８：前記物体に接続可能な少なくとも１つのビーコン装置をさらに含み、前記検出器が前記少なくとも１つのビーコン装置の前記物体の位置に関する情報を生成できるように適合される実施形態８７に記載の追跡システム。
【０２５０】
実施形態８９：少なくとも１つの物体の少なくとも１つの位置を決定するためのスキャニングシステムであって、前記スキャニングシステムは、検出器に関する先の実施形態のいずれかに記載の検出器を含み、前記スキャニングシステムは、前記少なくとも１つの物体の少なくとも１つの表面に配置された少なくとも１つのドットを照射するための少なくとも１つの光ビームを放射するように構成された少なくとも１つの照射源をさらに含み、前記スキャニングシステムは、前記少なくとも１つの検出器を使用することによって、前記少なくとも１つのドットと前記スキャニングシステムとの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている、スキャニングシステム。
【０２５１】
実施形態９０：前記照射源は少なくとも１つの人工照射源、特に、少なくとも１つのレーザ光源および／または少なくとも１つの白熱灯および／または少なくとも１つの半導体光源を含む実施形態８９に記載のスキャニングシステム。
【０２５２】
実施形態９１：前記照射源は複数の個別の光ビーム、特にそれぞれのピッチ、特に規則的なピッチを示す光ビームの配列を放射する実施形態８９または９０に記載のスキャニングシステム。
【０２５３】
実施形態９２：少なくとも１つのハウジングを含む実施形態８９から９１のいずれかに記載のスキャニングシステム。
【０２５４】
実施形態９３：前記少なくとも１つのドットと前記スキャニングシステムの間の距離に関する少なくとも１つの情報項目は、前記少なくとも１つのドットと前記スキャニングシステムの特定の点、特にハウジングの前端または後端との間で決定される実施形態９２に記載のスキャニングシステム。
【０２５５】
実施形態９４：前記ハウジングは、ディスプレイ、ボタン、固定ユニット、レベリングユニットのうち少なくとも１つを含む実施形態９２または９３に記載のスキャニングシステム。
【０２５６】
実施形態９５：立体視システムであって、追跡システムに関する実施形態のいずれかに係る少なくとも１つの追跡システムと、スキャニングシステムに関する実施形態のいずれかに係る少なくとも１つのスキャニングシステムとを含み、前記追跡システムおよび前記スキャニングシステムは前記立体視システムの光軸と平行な向きに並ぶように平行配置され、同時に、前記立体視システムの前記光軸に垂直な向きに関して個別の変位を示すように配置された少なくとも１つの光センサをそれぞれ含む、立体視システム。
【０２５７】
実施形態９６：前記追跡システムおよび前記スキャニングシステムはそれぞれ、少なくとも１つの縦方向光センサを含み、前記複数の縦方向光センサのセンサ信号は、前記物体の縦方向位置に関する情報項目を決定するために組み合わされる実施形態９５に記載の立体視システム。
【０２５８】
実施形態９７：前記複数の縦方向光センサのセンサ信号は、異なる変調周波数を適用することによって互いに関して識別可能である実施形態９６に記載の立体視システム。
【０２５９】
実施形態９８：前記立体視システムは、少なくとも１つの横方向光センサをさらに含み、前記横方向光センサのセンサ信号は、前記物体の横方向位置に関する情報項目を決定するために使用される実施形態９７に記載の立体視システム。
【０２６０】
実施形態９９：物体の立体視は、物体の縦方向位置に関する情報項目と対象物の横方向位置に関する情報項目とを組み合わせることによって得られる実施形態９８に記載の立体視システム。
【０２６１】
実施形態１００：検出器に言及する実施形態のいずれかに係る少なくとも１つの検出器を含む少なくとも１つの物体を撮像するためのカメラ。
【０２６２】
実施形態１０１：特に検出器に関する実施形態１から１００のいずれかに係る検出器の使用によって少なくとも１つの物体を光学的に検出する方法であって、
少なくとも１つの縦方向光センサを使用することにより少なくとも１つの縦方向光センサ信号を生成し、前記縦方向光センサは少なくとも１つのセンサ領域を有し、該少なくとも１つの縦方向光センサ信号は光ビームによる前記センサ領域の照射に依存して生成され、該縦方向光センサ信号は、照射の総出力が同じであれば、前記センサ領域内の前記光ビームのビーム断面に依存し、該センサ領域は少なくとも１つの熱電ユニットであるかまたはそれを含み、前記光ビームによる前記センサ領域またはその区画の照射時に、前記熱電ユニット内の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも一方が、前記縦方向センサ信号を生成するように設計する、工程と、
前記縦方向センサ信号を評価することによって、前記物体の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成する、工程と、
を含む方法。
【０２６３】
実施形態１０２：ガス感知、火検知、炎検知、熱検知、煙検知、燃焼モニタリング、分光法、温度感知、動作感知、工業用モニタリング、化学感知、排ガスモニタリング、特に交通技術における距離測定、特に交通技術における位置測定、娯楽用途、セキュリティ用途、ヒューマンマシンインターフェース用途、追跡用途、スキャン用途、写真撮影またはカメラ用途、少なくとも１つの空間のマップ生成用のマッピング用途、車両向けのホーミング用または追跡用のビーコン検出器、熱的特徴（背景よりも高温か低温か）による物体の距離および／または位置測定、立体視用途、マシンビジョン用途、ロボット工学用途から成る群から選択される使用目的のための、検出器に関する先の実施形態のいずれかに係る検出器の使用。
【０２６４】
本発明のさらなる任意選択可能な詳細および特徴は、従属請求項に関して以下に記載される、好ましい例示的実施形態の説明から明らかである。この文脈において、特定の特徴は、単独でまたはいくつかの特徴と組み合わせて実現可能である。本発明は、典型的実施形態に限定されない。典型的実施形態は図面中で概略的に示されている。個々の図中の同一の参照番号は、同一の要素または同一の機能を有する要素、またはそれらの機能に関して互いに対応する要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【０２６５】
【図１】本発明による検出器の典型的実施形態を示す図である。
【図２Ａ】センサ領域が焦電材料（図２Ａ）または熱電対列（図２Ｂ）の層をそれぞれ含む、センサ領域を有する縦方向光センサの典型的実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】センサ領域が焦電材料（図２Ａ）または熱電対列（図２Ｂ）の層をそれぞれ含む、センサ領域を有する縦方向光センサの典型的実施形態を示す図である。
【図３Ａ】焦電材料の層を有する横方向光センサの典型的実施形態（図３Ａ）と横方向センサ信号を評価するための評価方式の典型的概略構成（図３Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図３Ｂ】焦電材料の層を有する横方向光センサの典型的実施形態（図３Ａ）と横方向センサ信号を評価するための評価方式の典型的概略構成（図３Ｂ）をそれぞれ示す図である。
【図４】本発明による光検出器、検出器システム、ヒューマンマシンインターフェース、娯楽装置、追跡システムおよびカメラの典型的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０２６６】
図１は、少なくとも１つの物体１１２の位置を決定するための本発明による光検出器１１０の例示的実施形態を、極めて概略的に示す図である。光検出器１１０は少なくとも１つの縦方向光センサ１１４を含み、該縦方向光センサ１１４はこの特定の実施形態において、検出器１１０の光軸１１６に沿って配置されている。具体的には、光軸１１６は光センサ１１４の構成における対称軸および／または回転軸であってもよい。光学センサ１１４は、検出器１１０のハウジング１１８の内部に位置してもよい。さらに、少なくとも１つの転送装置１２０、好ましくは屈折レンズ１２２が含まれてもよい。ハウジング１１８における開口部１２４が、特に光軸１１６に対して同心状に配置されてもよく、検出器１１０の視野方向１２６を定義付けることが好ましい。座標系１２８が定義され、該座標系１２８において、光軸１１６に対して平行または逆平行の方向は縦方向と定義され、一方、光軸１１６に対して垂直の方向は横方向と定義される。座標系１２８において、図１では象徴的に示されているが、縦方向をｚと表し、横方向をｘおよびｙとそれぞれ表す。ただし、他の種類の座標系１２８も実現可能である。
【０２６７】
さらに、縦方向光センサ１１４は、光ビーム１３２による縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０の照射に依存するようにして、少なくとも１つの縦方向センサ信号を生成するように設計されている。本発明によると、センサ領域１３０は、少なくとも１つの熱電ユニット１３４を含み、光ビーム１３２によるセンサ領域１３０の照射時には、熱電ユニット１３４の温度の空間的変動または時間的変動のうちの少なくとも１つが、縦方向センサ信号を生成するように設計されている。したがって、光ビーム１３２による衝突の際に縦方向光センサ１１４によって与えられる縦方向センサ信号は、センサ領域１３０内の熱電ユニット１３４の温度の空間的変動または時間的変動に依存する。図２Ａおよび図２Ｂにより詳細に示すように、熱電ユニット１３４は、好ましくは、熱電材料１３６または熱電装置１３８のうちの少なくとも１つを含んでよい。信号リード線１４０を介して、縦方向センサ信号は評価装置１４２に送信されてよい。
【０２６８】
評価装置１４２は一般に、縦方向光センサ１１４のセンサ信号を評価することによって、物体１１２の位置に関する少なくとも１つの情報項目を生成するように設計されている。この目的のために、評価装置１４２は、縦方向評価ユニット１４４によって象徴的に示される（「ｚ」で示される）センサ信号を評価するために、１つまたは複数の電子装置および／または１または複数のソフトウェア構成要素を含んでよい。以下により詳細に説明されるように、評価装置１４２は、縦方向光センサ１１４の２つ以上の縦方向センサ信号を比較することによって、物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を決定するように適合され得る。
【０２６９】
縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０を照射する光ビーム１３２は、光を発する物体１１２によって生成される。代替的にまたは追加的に、光ビーム１３２を別個の照射源１４６によって生成してもよく、該照射源１４６は環境光源および／または例えば発光ダイオードなどの人工光源を含むことができ、照射源１４６によって生成された光の少なくとも一部を物体１１２が反射できるように物体１１２を照射し、該照射は、光ビーム１３２が好ましくは光軸１１６に沿った開口部１２４を通って光検出器１１０のハウジング１１８へ進入し縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０に達するように構成されるような様式で行われる。特定の実施形態（ここでは図示せず）では、照射源１４６は変調光源とすることができ、照射源１４６の１つまたは複数の変調特性は少なくとも１つの任意選択の変調装置によって制御することができる。代替的にまたは追加的に、変調は、照射源１４６と物体１１２との間および／または物体１１２と縦方向光センサ１１４との間のビーム経路内で行われてよい。さらなる可能性も考えられる。この特定の実施形態において、物体１１２の位置に関する情報の少なくとも１つの項目を決定するために、縦方向光センサ１１４のセンサ信号を評価する際に、１つまたは複数の変調特性、特に変調周波数を考慮に入れると有利であり得る。
【０２７０】
一般的に、評価装置１４２はデータ処理装置１４８の一部とすることができ、および／または１つまたは複数のデータ処理装置１４８を含み得る。評価装置１４２はハウジング１１８内に完全にまたは部分的に一体化されてもよく、および／また無線または有線の形で縦方向光センサ１１４に電気的に接続される別個の装置として完全にまたは部分的に具現化され得る。評価装置１４２は、例えば１つまたは複数の電子ハードウェア構成要素および／または１つまたは複数のソフトウェア構成要素などの１つまたは複数の追加的コンポーネント、例えば１つまたは複数の測定ユニットおよび／または１つまたは複数の評価ユニットおよび／または１つまたは複数の制御ユニットなど（ここには図示せず）をさらに含み得る。
【０２７１】
図２Ａおよび図２Ｂは、縦方向光センサ１１４の例示的実施形態を示す。ここで、図２Ａは縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０内に含まれる熱電ユニット１３４が熱電材料１３６の形態で配置されている好ましい実施形態を概略的に示している。特に、熱電材料１３６は少なくとも１つの焦電材料１５０を含み、焦電材料１５０内の温度の時間的変動は、したがって上記のように、焦電材料１５０にかかる電圧の変動を含む縦方向センサ信号を発生するように設計される。図２Ａに示す好適な実施形態では、焦電材料１５０は無機焦電材料を含むことができる。特に、焦電材料１５０は、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、窒化ガリウム（ＧａＮ）硝酸セシウム（ＣｓＮＯ３）チタン酸ジルコン酸鉛（（Ｐｂ［ＺｒｘＴｉ１−ｘ］Ｏ３、ここで０＜ｘ＜１；ＰＺＴ）、それらの混合物および／またはそのドープ変形の層１５２を含むことができる。ここで、焦電材料１５０の層１５２は、基板１５４上に、特に透明絶縁基板１５６上に配置することができ、基板１５４は、１．５μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍの波長にわたって少なくとも部分的に透明または半透明である。代替的に、焦電材料１５０は、ポリフッ化ビニル、フェニルピリジン誘導体、コバルトフタロシアニン、Ｌ−アラニン、硫酸トリグリシン、それらの混合物および／またはそのドープ変形などの有機焦電物質の層１５２を含むことができる。好ましくは、焦電材料１５０の層１５２は、１ｎｍから２ｍｍ、好ましくは２ｎｍから１ｍｍ、より好ましくは２ｎｍから０．５ｍｍの厚さを示すことができる。
【０２７２】
したがって、縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０は光ビーム１３２によって照射される。照射の総出力が同じである場合、縦方向センサ信号は、結果的に、センサ領域１３０内の光ビームのビーム断面１５８に依存し、ビーム断面１５８は、センサ領域１３０内の入射光１３２によって生成される「スポットサイズ」とも呼ばれ得る。このように、縦方向センサ信号が、センサ領域１３０における入射光１３２による照射の範囲に依存するという観察可能な特性は、同じ総出力を含むがセンサ領域１３０で異なるビーム断面１５８を示す２本の光ビーム１３２は縦方向センサ信号について異なる値を提供し、結果的に相互に区別可能であるという状況を特に達成する。
【０２７３】
図２Ａにおいてさらに概略的に示されるように、縦方向光センサ１１４は、好ましくは焦電材料１５０の層１５２に接触するように設計され得る２つ以上の電極１６０、１６２を含み得、ここで、電極１６０、１６２は、特にそれらが直接的な形で互いに接触しないように、好ましくは層１５２の異なる位置に付着されてもよい。しかしながら、それらの詳細な配置に関係なく、電極１６０、１６２は、さらなる処理のためなどに、信号リード線１４０を介して縦方向センサ信号を評価装置１４２に提供するように特に設計されてよい。
【０２７４】
上述の焦電材料１５０の性質の結果として、縦方向光センサ１１４は、このように、中赤外（ｍｉｄ−ＩＲ）スペクトル範囲、例えば１．５μｍから３０μｍ、好ましくは２μｍから２０μｍの電磁放射を検出することができる。したがって、検出器１１０は、好ましくは、ＩＲ検出器として、特に中赤外検出器として使用することができる。しかしながら、他の実施形態も、原則として、実行可能であり得る。
【０２７５】
図２Ｂは、縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０内に含まれる熱電ユニット１３４が熱電装置１３８の形態で配置されるさらに好適な実施形態を概略的に示す。ここでは、熱電装置１３８は、好ましくは、熱電対列１６４の形態で配置され得、したがって、熱電対列１６４は多数の熱電対１６６を含み、多数の熱電対１６６は直列に配置される。好ましくは、熱電対列は、２から１０００個の熱電対１６６、好ましくは５から５００個の熱電対１６６、最も好ましくは１０から１２０個の熱電対１６６を含み得る。一般に知られているように、熱電対１６６の各々は少なくとも２つの異なる種類の導電体１６８、１７０を含み、それらは好ましくは交互に配置されて設けられる。本明細書では、導電体１６８、１７０は、２つの異なる種類の導電性材料、例えば、Ｃｕなどの高導電性金属およびＦｅなどの低導電性金属、あるいは、好ましくは、ｎ型導電材料１７２およびｐ型導電材料１７４を含む。特に好適な実施形態では、ｎ型導電材料１７２はＳｂまたはｎ型Ｓｉを含み、一方、ｐ型導電材料１７４はＢｉ、Ａｕ、Ａｌ、またはｐ型Ｓｉを含むことができる。しかしながら、他の種類の導電材料もまた実現可能であり得る。
【０２７６】
さらに、熱電対列１６４の各熱電対１６６において、異なる種類の導電体１６８、１７０は、空間的に分離された電気接点１７６、１７８、すなわち、第１種の電気接点１７６および第２種の電気接点１７８を形成するように設計されている。一般に知られているように、空間的に分離された電気接点１７６、１７８の間に発生し得る温度差は、空間的に分離された電気接点１７６、１７８の間に電圧を発生させる可能性があり、これはさらなる処理のためなどに、信号リード線１４０を介して評価装置１４２に供給され得る縦方向センサ信号を構成し得る。したがって、熱電対列１６８の１つまたは複数の熱電対１６６の温度の空間的変動は、縦方向センサ信号を生成するように設計される。
【０２７７】
図２Ｂに概略的に示されるように、光ビーム１３２は、光ビーム１３２がビーム断面１５８内で第１種の電気接点１７６のみを照射するような形で、縦方向光センサ１１４のセンサ領域１３０に含まれる多数の熱電対１６６を照射するように設計されてもよく、該第１種の電気接点１７６は、したがって、「熱接点」とも呼ばれ、一方、第２種の電気接点１７８は、「冷接点」とも呼ばれ、該第２種の電気接点１７８は光ビーム１３２によって照射されないように配置される。むしろ、第２種の電気接点１７８、すなわち冷接点は、ここでは吸熱源１８０として機能し得る基板１５４に接続されてもよい。例として、第１の導電体１７６、すなわち熱接点は、このように、薄膜上に懸架され、かつ基板１５４から熱的に隔離されたエネルギー吸収材で被覆されてもよい。
【０２７８】
例示的に図２Ｂに示すように熱電対列１６４を設定した結果、縦方向光センサ１１４は、このように、ＵＶスペクトル範囲、可視スペクトル範囲、ＮＩＲスペクトル範囲、中ＩＲスペクトル範囲またはＦＩＲスペクトル範囲のうちの少なくとも１つにおける電磁放射を検出することができる。ここでは、熱電対列１６４は、ＵＶスペクトル範囲から可視スペクトル範囲、ＮＩＲスペクトル範囲、および中ＩＲスペクトル範囲からＦＩＲスペクトル範囲の電磁放射に対して平坦な応答を示すことができ、ここで平坦な応答は、５０％未満、好ましくは２０％未満、最も好ましくは１０％未満の応答の変動を示し得る。したがって、一方では、この種の検出器１１０は、広範囲光検出器として好ましく使用され得る。他方で、少なくとも１つの光バンドパスフィルタ１８２をさらに採用することができ、その光バンドパスフィルタは、熱電対列１６４によって提供される広いスペクトル範囲から選択され得る波長範囲に対してスペクトル感度を提供するように設計され得る。他の実施形態も、原則として、実現可能であり得る。
【０２７９】
図２Ａおよび図２Ｂに示されるような縦方向光センサ１１４の実施形態のうちのいずれか１つを含む検出器１１０の主な利点は、検出器１１０が冷却されないままでよいため、運転に冷却装置は必要ないことである。
【０２８０】
上述のとおり、光検出器１１０は、単一の縦方向光センサ１１４、または例えばＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１に開示されるような縦方向光センサ１１４のスタックを、特に１つまたは複数の横方向光センサ１８４と組み合わせて含み得る。これにより、縦方向光センサ１１４において有機光導電性材料の層の使用が特に好適と考えられ、これは主に有機光導電性材料の透明性、半透明性または透光性によるものである。一例として、１つまたは複数の横方向光センサ１８４は、縦方向光センサ１１４から成るスタックの側面に物体に面して配置され得る。代替的にまたは追加的に、１つまたは複数の横方向光センサ１８４は、縦方向光センサ１１４から成るスタックの側面に物体と逆向きに配置され得る。同じく追加的にまたは代替的に、１つまたは複数の横方向光センサ１８４は、スタックの縦方向光センサ１１４の間に配置され得る。ただし、例えば物体の深度、すなわちｚ座標のみを決定することが望ましい場合などでは、単一の縦方向光センサ１１４のみを含み、横方向光センサ１８４を含まない実施形態も依然として可能であり得る。
【０２８１】
このように、物体のｚ座標に加えてｘ座標および／またはｙ座標を決定することが望ましい場合には、少なくとも１つの横方向センサ信号を提供し得る少なくとも１つの横方向光センサ１８４も追加的に採用することが有利となり得る。横方向光センサの潜在的可能な実施形態については、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１を参照するとよい。したがって、横方向光センサ１８４は、少なくとも１つの第１の電極、少なくとも１つの第２の電極および少なくとも１つの光起電材料を有する光検出器であってよく、その光起電材料、好ましくは１つまたは複数の色素増感有機太陽電池、例えば１つまたは複数の固体色素増感有機太陽電池は、第１の電極と第２の電極との間に埋め込まれ得る。
【０２８２】
この既知の実施形態と対照的に、図３Ａは、本発明によるさらなる種類の横方向光センサ１８４を示す。ここでは、熱電ユニット１３４を含む横方向光センサ１８４のセンサ領域１３０の光ビーム１３２による照射が示されている。好ましくは、センサ領域１３０における熱電ユニット１３４は熱電材料１３６を含むことができ、特に上述のような焦電材料１５０のうちの１つの層１５２の形態で含むことができる。図３Ａでは、２つの異なる状況が示されており、光ビーム１３２がそこから出て検出器１１０に向かって伝播する物体１１２と検出器１１０自体との間の異なる距離が示され、結果としてセンサ領域１３０内で光ビーム１３２によって最初に生成される小さな光スポット１８６及び２番目に生成される大きな光スポット１８８の２つの異なるビーム断面１５８が生成される。両方の場合において、光ビーム１３２の総出力は、光スポット１８６、１８８にわたって同じままである。その結果、小さい光スポット１８６における平均強度は大きい光スポット１８８における平均強度よりも著しく高い。さらに、両方の場合において、光スポット１８６、１８８のサイズにかかわらず、光スポット１８６、１８８の中心の位置は変更されないままである。この特徴は、ここに示されるＴ型電極１６０、１６２、１９０、１９２および対応する横方向光センサ１８４の信号リード１４０が、評価装置１４２に横方向センサ信号を提供する可能性を示しており、該横方向センサ信号は評価装置１４２に物体１１２の少なくとも１つの横座標ｘ、ｙを明確に決定させることができるように構成されている。
【０２８３】
バイアス電圧源（ここでは図示せず）がＴ字形電極１６０、１６２、１９０、１９２に接続される場合、電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３および／またはＩ４はバイアス電圧と電極１６０、１６２、１９０、１９２との間に流れている可能性がある。図３Ｂの概略図で象徴的に描かれている評価装置１４２は、図に記号ＰＤ１からＰＤ４で表わされる横方向センサ信号および記号ＦＩＰで表わされる縦方向センサ信号のうちの、横方向センサ信号を評価するように設計され得る。センサ信号は物体１１２の位置情報および／または幾何学的情報を導出するために様々な方法で評価装置１４２によって評価され得る。このように、上記で概説したとおり、少なくとも１つの横方向座標ｘ、ｙが導出され得る。これは主に、光スポット１８６、１８８の中心と電極１６０、１６２、１９０、１９２との間の距離が等しくないという事実によるものである。したがって、光スポット１８６、１８８の中心は、電気接点１６０からの距離ｌ１、電気接点１６２から距離ｌ２、電気接点１９０からの距離ｌ３、電気接点１９２からの距離ｌ４を有する。光スポット１８６、１８８の位置と電極１６０、１６２、１９０、１９２との間の距離がこのように異なることから、横方向センサ信号に差異が生じることとなる。
【０２８４】
センサ信号の比較は様々な方法で行うことができる。したがって、通常、評価装置１４２は、物体１１２または光スポット１８６、１８８の少なくとも１つの横方向座標を導出するために横センサ信号を比較するように設計され得る。一例として、評価装置１４２は少なくとも１つの減算装置１９４および／または座標ｘ、ｙなどの少なくとも１つの横方向座標に依存する関数を提供する他の任意の装置を含み得る。例示的実施形態において、減算装置１９４は図３Ｂに記載の次元ｘ、ｙの１つまたは各々について、少なくとも１つの差分信号を生成するように設計され得る。一例として、ＰＤ１とＰＤ２との間の単純な差、例えば（ＰＤ１−ＰＤ２）／（ＰＤ１＋ＰＤ２）はｘ座標の尺度として使用され、ＰＤ３とＰＤ４との間の差、例えば（ＰＤ３−ＰＤ４）／（ＰＤ３＋ＰＤ４）はｙ座標の尺度として使用され得る。センサ領域１３０における光スポット１８６、１８８の横座標への変換、例えば、光ビーム１３２がそこから出て検出器１１０に向かって伝播する物体１１２の横座標への変換は、周知のレンズ方程式を使用することによって行われ得る。さらなる詳細については、一例として、ＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１など上述の先行技術文献の１つまたは複数を参照するとよい。
【０２８５】
ただし、評価装置１４２によるセンサ信号の処理については、他の変換または他のアルゴリズムも可能であり得ることに留意されたい。したがって、減算または正または負の係数との近似の組み合わせに加え、非線形変換も一般的に実現可能である。一例として、センサ信号をｚ座標および／またはｘ、ｙ座標に変換するために、１つまたは複数の既知または決定可能な関係を使用することができ、例えば経験的に導くことができ、例えば検出器１１０から様々な距離に配置された物体１１２を用いる較正実験、および／または様々な横方向位置もしくは三次元位置に配置された物体１１２を用いる較正実験、および各センサ信号の記録によって、経験的に導出することが可能である。
【０２８６】
既に上記で概説したように、縦方向座標ｚは、特に、ＷＯ２０１２／１１０９２４Ａ１および／またはＷＯ２０１４／０９７１８１Ａ１でさらに詳細に説明されているＦｉＰ効果を実施することによっても導出され得る。この目的のために、ＦＩＰセンサによって提供される少なくとも１つの縦方向センサ信号は、評価装置１４２を使用して、そこから、物体１１２の少なくとも１つの縦方向座標ｚを決定することによって、評価することができる。
【０２８７】
一例として、図４は、例えば図１に開示されているような光検出器１１０などの少なくとも１つの光検出器１１０を含む検出器システム２００の例示的実施形態を示し、この光検出器１１０は、好ましくは、図２Ａおよび図２Ｂに示されるような実施形態のうちのいずれか１つに係る縦方向光センサ１１４、ならびに図３Ａの実施形態に係る横方向光センサ１８４を含み得る。ここでは、光検出器１１０は、デジタルビデオクリップなどの画像および／または画像シーケンスを取得するために作られ得る、特に３Ｄ撮像用のカメラ２０２として採用され得る。さらに、図４は、ヒューマンマシンインターフェース２０４の例示的実施形態を示し、該ヒューマンマシンインターフェース２０４は、少なくとも１つの検出器１１０および／または少なくとも１つの検出器システム２００を含み、さらに、そのヒューマンマシンインターフェース２０４を含む娯楽装置２０６の例示的実施形態を示す。図４はさらに少なくとも１つの物体１１２の位置を追跡するのに適合した追跡システム２０８の実施形態を示し、該追跡システム２０８は、検出器１１０および／または検出器システム２００を含む。
【０２８８】
光検出器１１０および検出器システム２００に関しては、この出願の全開示を参照するとよい。基本的に、検出器１１０の全ての可能な実施形態はまた、図４に示される実施形態において具現化され得る。評価装置１４２は、特に信号リード線１４０を使用することによって縦方向光センサ１１４に接続することができる。ここで、光検出器１１０は、好ましくは、図２Ａおよび図２Ｂに示されるような実施形態のうちのいずれか１つに係る縦方向光センサ１１４、特に熱電材料１３６または熱電装置１３８のうちの１つを含み得る。
【０２８９】
上述したように、２つ、好ましくは３つの縦方向光センサ１１４の使用は、曖昧さを残すことなく縦方向センサ信号の評価をサポートすることができる。評価装置１４２はさらに、横方向光センサ１８４へ、好ましくは図３Ａに示す実施形態による横方向光センサ１８４へ、特に信号リード線１４０によって、接続され得る。例として、信号リード線１４０が提供されてもよく、および／または、無線インターフェースおよび／または有線インターフェースであり得る１つまたは複数のインターフェースが提供されてもよい。さらに、信号リード線１４０は、センサ信号を生成するためおよび／またはセンサ信号を修正するために、１つまたは複数のドライバおよび／または１つまたは複数の測定装置を含み得る。再びさらに、少なくとも１つの転送装置１２０を、特に屈折レンズ１２２または凸レンズとして提供してもよい。光検出器１１０はさらに、一例として、１つまたは複数の構成要素１１４、１８４を収容し得る少なくとも１つのハウジング１１８をも含み得る。
【０２９０】
さらに、評価装置１４２を全体的にまたは部分的に、光センサ１１４、１８４内および／または光検出器１１０の他の構成要素内へ一体化することもできる。評価装置１４２は、ハウジング１１８内および／または別個のハウジング内に格納されてもよい。評価装置１４２は、センサ信号を評価するために、１つまたは複数の電子装置および／または１つまたは複数のソフトウェアコンポーネントを含むことができ、それらは、縦方向評価ユニット１４４（「ｚ」で表わされる）および横方向評価ユニット２１０（「ｘｙ」で表わされる）によって象徴的に表わされる。これらの評価ユニット１４４、２１０によって導き出された結果を組み合わせることにより、位置情報２１２、好ましくは三次元位置情報が生成され得る（「ｘ，ｙ，ｚ」で表わされる）。
【０２９１】
さらに、光検出器１１０および／または検出器システム２００は、様々な方法で構成することができる撮像装置２１４を含み得る。したがって、図４に示すように、撮像装置２１４は、例えば検出器ハウジング１１８内の検出器１１０の一部とすることができる。ここでは、撮像装置信号を、１つまたは複数の撮像装置信号リード線１４０により、検出器１１０の評価装置１４２へ伝送することができる。あるいは、撮像装置２１４は、検出器ハウジング１１８の外部に別個に配置してもよい。撮像装置２１４は完全にまたは部分的に透明または不透明であってもよい。撮像装置２１４は、有機撮像装置または無機撮像装置であるか、またはこれらを含み得る。好ましくは、撮像装置２１４はピクセルの少なくとも１つのマトリクスを含むことができ、特にピクセルのマトリクスは、ＣＣＤチップおよび／またはＣＭＯＳチップのような無機半導体センサ装置、有機半導体センサ装置から成る群から選択され得る。
【０２９２】
図４に示す例示的実施形態において、検出される物体１１２は一例として、スポーツ用品として設計され得るか、および／または制御要素２１６を形成し得、その位置および／または配向はユーザ２１８によって操作され得る。このように、一般的に、図４に示す実施形態または検出器システム２００の他の実施形態において、ヒューマンマシンインターフェース２０４、娯楽装置２０６または追跡システム２０８、物体１１２自体は列挙される装置の一部であってもよく、具体的には少なくとも１つの制御要素２１６を含み得、具体的に、少なくとも１つの制御要素２１６は１つまたは複数のビーコン装置２２０を有し、制御要素２１６の位置および／または配向は好ましくはユーザ２１８によって操作され得る。一例として、物体１１２は１つまたは複数のバット、ラケット、クラブまたはその他、スポーツ用品および／または擬似スポーツ用具であるか、またはそれらを含み得る。他の種類の物体１１２も可能である。さらに、ユーザ２１８は物体１１２と考えられ、その位置が検出される。一例として、ユーザ２１８は、自分の身体に直接的または間接的に装着される１つまたは複数のビーコン装置２２０を携行し得る。
【０２９３】
光検出器１１０は、１つまたは複数のビーコン装置２２０の縦方向位置に関する少なくとも１項目、および任意でその横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目、および／または物体１１２の縦方向位置に関する少なくとも１つの情報項目、および任意で物体１１２の横方向位置に関する少なくとも１つの情報項目を決定するよう適合され得る。特に、光検出器１１０は、例えば物体１１２の異なる色、さらに特に異なる色を含み得るビーコン装置２２０の色など、色の特定および／または物体１１２の撮像に適応され得る。ハウジング１１８の開口部１２４は、好ましくは検出器１１０の光軸１１６に対して同心状に配置され、好ましくは検出器１１０の視野方向１２６を規定する。
【０２９４】
光検出器１１０は、少なくとも１つの物体１１２の位置を決定するように適合され得る。加えて、光検出器１１０、具体的にはカメラ２０２を含む一実施形態は、物体１１２の少なくとも１つの画像、好ましくは３Ｄ画像を取得するように適合されてもよい。上記で概説したとおり、光検出器１１０および／または検出器システム２００の使用による物体１１２および／またはその一部の位置の決定は、少なくとも１つの情報項目をマシン２２２へ提供するための、ヒューマンマシンインターフェース２０４を提供するように使用され得る。図４に概略的に示される実施形態において、マシン２２２は、データ処理装置１４８を含む少なくとも１つのコンピュータおよび／またはコンピュータシステムであるか、またはそれらを含んでいてもよい。他の実施形態も実現可能である。評価装置１４２はコンピュータであってもよく、および／またはコンピュータを含んでもよく、および／または完全にまたは部分的に別の装置として具現化されてもよく、および／またはマシン２１２、特にコンピュータと完全にもしくは部分的に一体化されてもよい。同じことが、追跡システム２０８の追跡コントローラ２２４にも当てはまり、これは評価装置１４２および／またはマシン２２２の一部を完全にもしくは部分的に形成し得る。
【０２９５】
同様に、上記で概説したように、ヒューマンマシンインターフェース２０４は、娯楽装置２０６の一部を形成してもよい。したがって、ユーザ２１８が物体１１２として機能することによって、および／またはユーザ２１８が物体１１２を操作することによって、および／または制御要素２１６が物体１１２として機能する場合、ユーザ２１８は、少なくとも１つの制御コマンドなどの少なくとも１つの情報項目をマシン２２２、特にコンピュータに入力し、それによってコンピュータゲームの進行を制御するなど娯楽機能を変えることができる。
【０２９６】
上記で概説したように、検出器１１０は直線ビーム経路または傾斜ビーム経路、有角ビーム経路、分岐ビーム経路、偏向または分割ビーム経路または他の種類のビーム経路を有し得る。さらに、光ビーム１３２は各ビーム経路または部分ビーム経路に沿って、１回または反復的に、一方向または二方向に伝播し得る。したがって、上記の挙げた構成要素または以下にさらに詳しく挙げる任意選択可能なさらなる構成要素は、縦方向光センサ１１４の前方および／または縦方向光センサ１１４の後方に完全にまたは部分的に配置され得る。
【符号の説明】
【０２９７】
１１０  検出器
１１２  物体
１１４  縦方向光センサ
１１６  光軸
１１８  ハウジング
１２０  転送装置
１２２  屈折レンズ
１２４  開口部
１２６  視野方向
１２８  座標系
１３０  センサ領域
１３２  光ビーム
１３４  熱電ユニット
１３６  熱電材料
１３８  熱電装置
１４０  信号リード線
１４２  評価装置
１４４  縦方向評価ユニット
１４６  照射源
１４８  データ処理装置
１５０  焦電材料
１５２  層
１５４  基板
１５６  透明基板
１５８  ビーム断面（スポットサイズ）
１６０、１６２  電極
１６４  熱電対列
１６６  熱電対
１６８、１７０  導電体
１７２  ｎ型導電材料
１７４  ｐ型導電材料
１７６  第１種の電気接点（熱接点）
１７８  第２種の電気接点（冷接点）
１８０  吸熱源
１８２  光バンドパスフィルタ
１８４  横方向光センサ
１８６  小スポット
１８８  大スポット
１９０、１９２  電気接点
１９４  減算装置
２００  検出器システム
２０２  カメラ
２０４  ヒューマンマシンインターフェース
２０６  娯楽装置
２０８  追跡システム
２１０  横方向評価ユニット
２１２  位置情報
２１４  撮像装置
２１６  制御要素
２１８  ユーザ
２２０  ビーコン装置
２２２  マシン
２２４  追跡コントローラ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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